CRUD工程师——数据库事物ACID特性及隔离级别

事务的概念

所谓事务是用户自定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的工作单位。例如，在关系数据库中，一个事务可以是一条sql语句，一组sql语句或整个程序。

事务和程序是两个概念，一般来讲，一个程序中包含多个事务。

事务的开始与结束可以由用户显示控制。如果用户没有显示的定义事务，则由数据库管理系统按默认规定自动划分事务。在SQL中，定义事务的语句一般有三条：

1.BEGIN TRANSACTION

2.COMMIT

3.ROLLBACK

事务通常是以BEGIN TRANSACTION开始,以COMMIT或ROOLBACK结束。COMMIT表示提交，即提交事务的所有操作。具体的说就是将事务中的所有对数据库的更新写回到磁盘上的物理数据库中，事务正常的结束。ROLLBACK表示回滚，即在事务运行的过程中发生了某种故障，事务不能继续执行，系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤销，回滚到事务开始是的状态，这里的操作指对数据库的更新操作。

数据库ACID特性介绍

1、原子性(Atomic)
一个事务被视为一个不可分割的最小工作单元，这个事务里的所有操作要么全部成功执行，要么全都不执行，不能只执行其中的一部分操作。实现事务的原子性，要支持回滚操作，在某个操作失败后，回滚到事务执行之前的状态。    
回滚是一个抽象概念，大多数数据库在实现事务时是在事务操作的数据快照上进行，并不修改实际的数据，发生错误时并不提交。
2、 一致性(Consistency)
一致性是指事务使得系统从一个一致性的状态转换到另一个一致性的状态。在实际的工程项目中事务可以有不同程度的一致性：
强一致性：读操作可以立即读到提交的更新数据。
弱一致性：提交的更新操作，不一定立即会被读操作读到，这种情况存在不一致窗口，指的是读操作要延迟一定时间才能读到最新值。
最终一致性：弱一致性的特例。事务更新一份数据，最终一致性保证在没有其他事务更新同样的值的话，最终所有的事务都会读到之前事务更新的最新值。如果没有错误发生，不一致窗口的大小依赖于通信延迟、系统负载等。
其他一致性变体还有：
单调一致性：如果一个进程已经读到一个值，那么后续不会读到更早的值。
会话一致性：保证客户端和服务器交互的会话过程中，读操作可以读到更新操作后的最新值。
3、隔离性(Isolation)
一个事务所做的修改在最终提交以前对其他事务是不可见的。
4、持久性(Durability)
一旦事务提交，则所做的修改会永久保存在数据库中。

四种事务隔离级别
1、Read Uncommitted(未提交读)
最低隔离级别。事务可以读取到未提交的数据，也即脏读(Dirty read)。存在脏读、不可重复读、幻读的问题。实际应用中一般很少使用这个隔离级别。

2、Read Committed(提交读)
大多数数据库系统默认的隔离级别(mysql不是)。只有在事务提交后，其更新结果才会被其他事务看见。该级别也叫 不可重复读(nonrepeatable read)，两次执行同样的查询语句可能得到不同的结果。可以解决脏读问题，存在不可重复读、幻读的问题。

不可重复读发生的一个场景：事务A需要多次读取同一个数据，当再次读取该数据的时候 另一个事务B修改了该数据，导致事务A读到的该数据 与 上一次读到的数据不一致。(侧重在数据被修改了update)

3、Repeated Read(可重复读)
mysql默认的事务隔离级别。在同一个事务中多次读取同样记录的结果总是一致的。可以解决脏读、不可重复读，存在幻读(Phantom read)问题。幻读指的是当某个事务在读取某个范围内的记录时，会产生幻行(Phantom Rows)。

幻读发生的一个场景：select检测某数据是否存在，当不存在时插入数据，但在执行insert 语句插入数据时发现此记录已经存在了，不能再插入，此时即发生了幻读。

另一个场景：事务A执行 select语句1 返回 5条记录，再次执行 select语句1 时返回了 6条 记录，也即与上次返回的结果集不一致。(侧重在插入了新数据insert)

InnoDB引擎通过使用 NK锁(Next-Key Locks)解决幻读问题。

4、Serialization(可串行化)
事务串行化执行，隔离级别最高，牺牲了系统的并发性。解决脏读、不可重复读、幻读，可保证事务安全。通过强制事务串行执行避免了幻读问题，它在读取的每一行数据上都加锁，会导致大量的超时和锁争用问题。实际应用中很少使用这个隔离级别。