读写偏斜现象的初学者指南

介绍

在关于ACID和数据库事务的文章中，我介绍了SQL标准描述的三种现象：

• 脏读
• 不可重复读
• 幻读

尽管这些可以很好地区分四个隔离级别（未提交读，已提交读，可重复读和可序列化），但实际上，还有更多的现象需要考虑。 1995年的论文（《 ANSI SQL隔离级别批判》）介绍了标准规范中省略的其他现象。

在我的《高性能Java持久性》一书中，我决定坚持“事务”一章，因为它对数据访问的有效性和效率都非常重要。

领域模型

对于以下示例，我将使用以下两个实体：

在我们的虚构应用程序中，更改“ 帖子”标题后，必须将作者记录在关联的“ PostDetails”记录中。 如果未防止读写时滞，则可以破坏此域模型约束，如以下测试案例所示。

读取歪斜

以下测试模拟了读取偏斜如何发生：

doInConnection(aliceConnection -> {
    prepareConnection(aliceConnection);
    String title = selectStringColumn(
        aliceConnection, 
        selectPostTitleSql()
    );
    executeSync(() -> {
        doInConnection(bobConnection -> {
            prepareConnection(bobConnection);
            try {
                update(
                    bobConnection, 
                    updatePostTitleParamSql(), 
                    new Object[]{"Bob"}
                );
                update(
                    bobConnection, 
                    updatePostDetailsAuthorParamSql(), 
                    new Object[]{"Bob"}
                );
            } catch (Exception e) {
                LOGGER.info("Exception thrown", e);
                preventedByLocking.set(true);
            }
        });
    });
    String createdBy = selectStringColumn(
        aliceConnection, 
        selectPostDetailsAuthorSql()
    );
});

• 爱丽丝选择一个帖子标题
• Bob潜入并更新了Post和PostDetails实体
• Alice线程将继续，并且她选择PostDetails记录

如果允许读取偏斜，则Alice会看到Bob的更新，并且可以假定先前的Post版本（在交易开始时读取）是Bob发行的（可能不准确）。

在四个最常见的关系数据库系统上运行此测试可获得以下结果：

数据库隔离级别	读取歪斜
Oracle读已提交	是
Oracle可序列化	没有
SQL Server读未提交	是
SQL Server读取已提交	是
SQL Server读取提交的快照隔离	是
SQL Server可重复读取	没有
SQL Server可序列化	没有
SQL Server快照隔离	没有
PostgreSQL读未提交	是
PostgreSQL读已提交	是
PostgreSQL可重复读	没有
PostgreSQL可序列化	没有
MySQL读取未提交	是
MySQL读取提交	是
MySQL可重复读	没有
MySQL可序列化	没有

写偏斜

要模拟写偏斜，您需要执行以下测试用例：

doInConnection(aliceConnection -> {
    prepareConnection(aliceConnection);
    String title = selectStringColumn(
        aliceConnection, 
        selectPostTitleSql()
    );
    String createdBy = selectStringColumn(
        aliceConnection, 
        selectPostDetailsAuthorSql()
    );
    executeSync(() -> {
        doInConnection(bobConnection -> {
            prepareConnection(bobConnection);
            try {
                String bobTitle = selectStringColumn(
                    bobConnection, 
                    selectPostTitleSql()
                );
                String bonCreatedBy = selectStringColumn(
                    bobConnection, 
                    selectPostDetailsAuthorSql()
                );
                update(
                    bobConnection, 
                    updatePostTitleParamSql(), 
                    new Object[]{"Bob"}
                );
            } catch (Exception e) {
                LOGGER.info("Exception thrown", e);
                preventedByLocking.set(true);
            }
        });
    });
    update(
        aliceConnection, 
        updatePostDetailsAuthorParamSql(), 
        new Object[]{"Alice"}
    );
});

• 爱丽丝从PostDetails记录中选择Post标题和作者
• Bob还选择了Post标题和相关的作者，但他决定仅更新标题
• 爱丽丝想在不更改帖子标题的情况下更新PostDetails记录

如果允许写偏斜，则将执行Alice和Bob不相交的写操作，而不会受到控制这两个记录的约束的阻止。

在四个最常见的关系数据库系统上运行此测试可获得以下结果：

数据库隔离级别	写偏斜
Oracle读已提交	是
Oracle可序列化	是
SQL Server读未提交	是
SQL Server读取已提交	是
SQL Server读取提交的快照隔离	是
SQL Server可重复读取	没有
SQL Server可序列化	没有
SQL Server快照隔离	是
PostgreSQL读未提交	是
PostgreSQL读已提交	是
PostgreSQL可重复读	是
PostgreSQL可序列化	没有
MySQL读取未提交	是
MySQL读取提交	是
MySQL可重复读	是
MySQL可序列化	没有

• 写偏斜在多版本并发控制机制中很普遍，即使声称使用“可序列化”，Oracle也无法阻止它，而实际上它只是一个快照隔离级别。
• 当使用“可重复读”和“可序列化”时，SQL Server默认的基于锁定的隔离级别可以防止写偏斜。 快照隔离级别（基于MVCC）中的任何一个都不能阻止/检测到它。
• PostgreSQL使用更高级的可序列化快照隔离级别来阻止它
• MySQL在使用Serializable时会使用共享锁，因此即使InnoDB也是基于MVCC的，也可以防止写偏斜

如果您对此主题感兴趣，那么您也可以阅读我正在编写的《 高性能Java持久性》一书。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2015/10/a-beginners-guide-to-read-and-write-skew-phenomena.html