資料庫事務與隔離等級

標籤：資料庫操作   資料庫管理   持久性   隔離   先來   

事務（transaction）是資料庫管理系統的執行單位，可以是一個資料庫操作（如Select操作）或者是一組操作序列。事務ACID屬性，即原子性（Atomicity）、一致性(Consistency)、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）。

原子性：保證事務中的所有操作全部執行或全部不執行。例如執行轉賬事務，要麼轉賬成功，要麼失敗。成功，則金額從轉出帳戶轉入到目的帳戶，並且兩個帳戶金額將發生相應的變化；失敗，則兩個賬戶的金額都不變。不會出現轉出帳戶扣了錢，而目的帳戶沒有收到錢的情況。

一致性：保證資料庫始終保持資料的一致性——事務操作之前是一致的，事務操作之後也是一致的，不管事務成功與否。如上面的例子，轉賬之前和之後資料庫都保持資料上的一致性。

隔離性：多個事務並發執行的話，結果應該與多個事務串列執行效果是一樣的。顯然最簡單的隔離就是將所有事務都串列執行：先來先執行，一個事務執行完了才允許執行下一個。但這樣資料庫的效率低下，如：兩個不同的事務只是讀取同一批資料，這樣完全可以並發進行。為了控制並發執行的效果就有了不同的隔離等級。下面將詳細介紹。

持久性：持久性表示事物操作完成之後，對資料庫的影響是持久的，即使資料庫因故障而受到破壞，資料庫也應該能夠恢複。通常的實現方式是採用日誌。

 

    髒讀（dirty read）：當一個事務讀取另一個事務尚未提交的修改時，產生髒讀。

    非重複讀（non-repeatable read）：同一查詢在同一事務中多次進行，由於其他提交事務所做的修改或刪除，每次返回不同的結果集，此時發生非重複讀。

    幻像讀（phantom read）：同一查詢在同一事務中多次進行，由於其他提交事務所做的插入操作，每次返回不同的結果集，此時發生幻像讀。

交易隔離等級（transaction isolation levels）：隔離等級就是對對事務並發控制的等級。ANSI/ ISO SQL將其分為序列化（SERIALIZABLE）、可重複讀（REPEATABLE READ）、讀已提交（READ COMMITED）、讀未提交（READ UNCOMMITED）四個等級。為了實現隔離等級通常資料庫採用鎖（Lock）。一般在編程的時候只需要設定隔離等級，至於具體採用什麼鎖則由資料庫來設定。首先介紹四種等級，然後舉例解釋後面三個等級（可重複讀、讀已提交、讀未提交）中會出現的並發問題。

序列化（SERIALIZABLE）：所有事務都一個接一個地串列執行，這樣可以避免幻讀（phantom reads）。對於基於鎖來實現並發控制的資料庫來說，序列化要求在執行範圍查詢（如選取年齡在10到30之間的使用者）的時候，需要擷取範圍鎖（range lock）。如果不是基於鎖實現並發控制的資料庫，則檢查到有違反串列操作的事務時，需要滾回該事務。

可重複讀（REPEATABLE READ）：所有被Select擷取的資料都不能被修改，這樣就可以避免一個事務前後讀取資料不一致的情況。但是卻沒有辦法控制幻讀，因為這個時候其他事務不能更改所選的資料，但是可以增加資料，因為前一個事務沒有範圍鎖。

讀已提交（READ COMMITED）：被讀取的資料可以被其他事務修改。這樣就可能導致不可重複讀取。也就是說，事務的讀取資料的時候擷取讀鎖，但是讀完之後立即釋放（不需要等到事務結束），而寫鎖則是事務提交之後才釋放。釋放讀鎖之後，就可能被其他事物修改資料。該等級也是SQL Server預設的隔離等級。

讀未提交（READ UNCOMMITED）：這是最低的隔離等級，允許其他事務看到沒有提交的資料。這種等級會導致髒讀（Dirty Read）。

 例子：下面考察後面三種隔離等級對應的並發問題。假設有兩個事務。事務1執行查詢1，然後事務2執行查詢2，然後提交，接下來事務1中的查詢1再執行一次。查詢基於以下表進行：

users

id  name   age

                                  1   Joe    20

                                  2   Jill   25

可重複讀(幻讀，phantom reads)

一個事務中先後各執行一次同一個查詢，但是返回的結果集卻不一樣。發生這種情況是因為在執行Select操作的時候沒有擷取範圍鎖（Range Lock），導致其他事務仍然可以插入新的資料。

Transaction 1                                                 Transaction 1

/* Query 1 */

SELECT * FROM users

WHERE age BETWEEN 10 AND 30;

   

                                 

                                /* Query 2 */

                                INSERT INTO users VALUES ( 3, ‘Bob‘, 27 );                                COMMIT;/* Query 1 */SELECT * FROM usersWHERE age BETWEEN10 AND 30;注意transaction 1對同一個查詢語句（Query 1）執行了兩次。 如果採用更進階別的隔離等級（即序列化）的話，那麼前後兩次查詢應該返回同樣的結果集。但是在可重複讀隔離等級中卻前後兩次結果集不一樣。但是為什麼叫做可重複讀等級呢？那是因為該等級解決了下面的不可重複讀取問題。讀已提交（不可重複讀取，Non-repeatable reads）在採用鎖來實現並發控制的資料庫系統中，不可重複讀取是因為在執行Select操作的時候沒有加讀鎖（read lock）。Transaction 1                                           Transaction2 /* Query 1 */SELECT * FROM users WHERE id = 1;                                                 /* Query 2 */                                                UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1;                                                COMMIT;/* Query 1 */SELECT * FROM users WHERE id = 1;

在這個例子當中，Transaction 2提交成功,所以Transaction 1第二次將擷取一個不同的age 值.在SERIALIZABLE和REPEATABLE READ隔離等級中,資料庫應該返回同一個值。而在READ COMMITTED和READ UNCOMMITTED層級中資料庫返回更新的值。這樣就出現了不可重複讀取。

讀未提交 (髒讀，dirty reads)

如果一個事務2讀取了另一個事務1修改的值，但是最後事務1滾回了，那麼事務2就讀取了一個髒資料，這也就是所謂的髒讀。發生這種情況就是允許事務讀取未提交的更新。

Transaction 1                                       Transaction2

 

/* Query 1 */

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

 

                                                /* Query 2 */

                                                UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1;

/* Query 1 */

SELECT * FROM users WHERE id = 1;

 

 

 

                                                RollBack

綜上述，可以等到下面的表格：

650) this.width=650;" src="/e/u261/themes/default/images/spacer.gif" style="background:url("/e/u261/lang/zh-cn/images/localimage.png") no-repeat center;border:1px solid #ddd;" alt="spacer.gif" />

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