数据库事务隔离级别-- 脏读、幻读、不可重复读（清晰解释）

一、数据库事务隔离级别

数据库事务的隔离级别有4个，由低到高依次为Read uncommitted 、Read committed 、Repeatable read 、Serializable ，这四个级别可以逐个解决脏读 、不可重复读 、幻读 这几类问题。

√: 可能出现    ×: 不会出现

	脏读	不可重复读	幻读
Read uncommitted	√	√	√
Read committed	×	√	√
Repeatable read	×	×	√
Serializable	×	×	×

 

注意：我们讨论隔离级别的场景，主要是在多个事务并发 的情况下，因此，接下来的讲解都围绕事务并发。

Read uncommitted 读未提交

公司发工资了，领导把5000元打到singo的账号上，但是该事务并未提交，而singo正好去查看账户，发现工资已经到账，是5000元整，非常高 兴。可是不幸的是，领导发现发给singo的工资金额不对，是2000元，于是迅速回滚了事务，修改金额后，将事务提交，最后singo实际的工资只有 2000元，singo空欢喜一场。

 

出现上述情况，即我们所说的脏读 ，两个并发的事务，“事务A：领导给singo发工资”、“事务B：singo查询工资账户”，事务B读取了事务A尚未提交的数据。

当隔离级别设置为Read uncommitted 时，就可能出现脏读，如何避免脏读，请看下一个隔离级别。

Read committed 读提交

singo拿着工资卡去消费，系统读取到卡里确实有2000元，而此时她的老婆也正好在网上转账，把singo工资卡的2000元转到另一账户，并在 singo之前提交了事务，当singo扣款时，系统检查到singo的工资卡已经没有钱，扣款失败，singo十分纳闷，明明卡里有钱，为 何......

出现上述情况，即我们所说的不可重复读 ，两个并发的事务，“事务A：singo消费”、“事务B：singo的老婆网上转账”，事务A事先读取了数据，事务B紧接了更新了数据，并提交了事务，而事务A再次读取该数据时，数据已经发生了改变。

当隔离级别设置为Read committed 时，避免了脏读，但是可能会造成不可重复读。

大多数数据库的默认级别就是Read committed，比如Sql Server , Oracle。如何解决不可重复读这一问题，请看下一个隔离级别。

Repeatable read 重复读

当隔离级别设置为Repeatable read 时，可以避免不可重复读。当singo拿着工资卡去消费时，一旦系统开始读取工资卡信息（即事务开始），singo的老婆就不可能对该记录进行修改，也就是singo的老婆不能在此时转账。

虽然Repeatable read避免了不可重复读，但还有可能出现幻读 。

singo的老婆工作在银行部门，她时常通过银行内部系统查看singo的信用卡消费记录。有一天，她正在查询到singo当月信用卡的总消费金额 （select sum(amount) from transaction where month = 本月）为80元，而singo此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单，消费1000元，即新增了一条1000元的消费记录（insert transaction ... ），并提交了事务，随后singo的老婆将singo当月信用卡消费的明细打印到A4纸上，却发现消费总额为1080元，singo的老婆很诧异，以为出 现了幻觉，幻读就这样产生了。

注：Mysql的默认隔离级别就是Repeatable read。

Serializable 序列化

Serializable 是最高的事务隔离级别，同时代价也花费最高，性能很低，一般很少使用，在该级别下，事务顺序执行，不仅可以避免脏读、不可重复读，还避免了幻像读。

二、脏读、幻读、不可重复读

1.脏读：
脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。

2.不可重复读：
是指在一个事务内，多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，另外一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，由于第二个事务的修改，那么第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的，因此称为是不可重复读。（即不能读到相同的数据内容）
例如，一个编辑人员两次读取同一文档，但在两次读取之间，作者重写了该文档。当编辑人员第二次读取文档时，文档已更改。原始读取不可重复。如果只有在作者全部完成编写后编辑人员才可以读取文档，则可以避免该问题。

3.幻读:
是指当事务不是独立执行时发生的一种现象，例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象
发生了幻觉一样。
例如，一个编辑人员更改作者提交的文档，但当生产部门将其更改内容合并到该文档的主复本时，发现作者已将未编辑的新材料添加到该文档中。如果在编辑人员和生产部门完成对原始文档的处理之前，任何人都不能将新材料添加到文档中，则可以避免该问题。

锁就是防止其他事务访问指定的资源的手段。锁是实现并发控制的主要方法，是多个用户能够同时操纵同一个数据库中的数据而不发生数据不一致现象的重要保障。 一般来说，锁可以防止脏读、不可重复读和幻觉读。

 

事务并发产生的问题：
        脏读：一个事务读取到了另外一个事务没有提交的数据
            事务1：更新一条数据
                             ------------->事务2：读取事务1更新的记录
            事务1：调用commit进行提交
            
            ***此时事务2读取到的数据是保存在数据库内存中的数据，称为脏读。
            ***读到的数据为脏数据
            详细解释：
                脏读就是指:当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，
                另外一个事务也访问这个数据，然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据，那么另外一个
                事务读到的这个数据是脏数据，依据脏数据所做的操作可能是不正确的。
            
        不可重复读：在同一事务中，两次读取同一数据，得到内容不同
            事务1：查询一条记录
                            -------------->事务2：更新事务1查询的记录
                            -------------->事务2：调用commit进行提交
            事务1：再次查询上次的记录
            
            ***此时事务1对同一数据查询了两次，可得到的内容不同，称为不可重复读
            
        幻读：同一事务中，用同样的操作读取两次，得到的记录数不相同
            事务1：查询表中所有记录
                              -------------->事务2：插入一条记录
                              -------------->事务2：调用commit进行提交
            事务1：再次查询表中所有记录
            
            ***此时事务1两次查询到的记录是不一样的，称为幻读
            详细解释：
                幻读是指当事务不是独立执行时发生的一种现象，例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改，
                这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表
                中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，
                就好象发生了幻觉一样。

处理以上隔离级别的问题，采用如下方是：

  事务隔离五种级别：
        TRANSACTION_NONE  不使用事务。
        TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED  允许脏读。
        TRANSACTION_READ_COMMITTED  防止脏读，最常用的隔离级别,并且是大多数数据库的默认隔离级别
        TRANSACTION_REPEATABLE_READ  可以防止脏读和不可重复读，
        TRANSACTION_SERIALIZABLE  可以防止脏读，不可重复读取和幻读，（事务串行化）会降低数据库的效率

  以上的五个事务隔离级别都是在Connection接口中定义的静态常量，

  使用setTransactionIsolation(int level) 方法可以设置事务隔离级别。
        如:con.setTransactionIsolation(Connection.REPEATABLE_READ);

  注意：事务的隔离级别受到数据库的限制，不同的数据库支持的的隔离级别不一定相同

 

      1 脏读：修改时加排他锁，直到事务提交后才释放，读取时加共享锁，读取完释放事务1读取数据时加上共享锁后（这 样在事务1读取数据的过程中，其他事务就不会修改该数据），不允许任何事物操作该数据，只能读取，之后1如果有更新操作，那么会转换为排他锁，其他事务更 无权参与进来读写，这样就防止了脏读问题。

       但是当事务1读取数据过程中，有可能其他事务也读取了该数据，读取完毕后共享锁释放，此时事务1修改数据，修改 完毕提交事务，其他事务再次读取数据时候发现数据不一致，就会出现不可重复读问题，所以这样不能够避免不可重复读问题。

      2 不可重复读：读取数据时加共享锁，写数据时加排他锁，都是事务提交才释放锁。读取时候不允许其他事物修改该数据，不管数据在事务过程中读取多少次，数据都是一致的，避免了不可重复读问题
      3 幻读问题：采用的是范围锁RangeS RangeS_S模式，锁定检索范围为只读，这样就避免了幻影读问题，在这里有个描述范围锁的文章

 

当执行不同的隔离级别时，可能会发生各种各样不同的问题。下面对它们进行总结并举例说明：

幻读 ：幻读发生在当两个完全相同的查询执行时，第二次查询所返回的结果集跟第一个查询不相同。

发生的情况：没有范围锁。

例子：

事务1	事务2
SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 10 AND 30 ;
	INSERT INTO users VALUES (3 , 'Bob' , 27 ) ;
SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 10 AND 30 ;

 

 如何避免：实行序列化隔离模式，在任何一个低级别的隔离中都可能会发生。

 

 

不可重复读

在基于锁的并行控制方法中，如果在执行select时不添加读锁，就会发生不可重复读问题。

在多版本并行控制机制中，当一个遇到提交冲突的事务需要回退但却被释放时，会发生不可重复读问题。

 

事务1	事务2
SELECT * FROM users WHERE id=1;
	UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1 ; COMMIT; /* in multiversion concurrency*/ control, or lock-based READ COMMITTED *
SELECT * FROM users WHERE id = 1 ;
	COMMIT; /* lock-based REPEATABLE READ */

 

在上面这个例子中，事务2提交成功，它所做的修改已经可见。然而，事务1已经读取了一个其它的值。在序列化和可重复读的隔离级别中，数据库管理系统会返回旧值，即在被事务2修改之前的值。在提交读和未提交读隔离级别下，可能会返回被更新的值，这就是“不可重复读”。

 

有两个策略可以防止这个问题的发生：

1. 推迟事务2的执行，直至事务1提交或者回退。这种策略在使用锁时应用。

2. 而在多版本并行控制中，事务2可以被先提交。而事务1，继续执行在旧版本的数据上。当事务1终于尝试提交时，数据库会检验它的结果是否和事务1、事务2顺序执行时一样。如果是，则事务1提交成功。如果不是，事务1会被回退。

 

脏读

脏读发生在一个事务A读取了被另一个事务B修改，但是还未提交的数据。假如B回退，则事务A读取的是无效的数据。这跟不可重复读类似，但是第二个事务不需要执行提交。 

 

事务1	事务2
SELECT * FROM users WHERE id=1
	UPDATE users SET age=21 WHERE id=1;
SELECT * FROM users WHERE id=1;
	COMMIT; /* lock-based DIRTY READ */