数据库隔离级别和实现原理

一、数据库事务正确的四个要素(ACID)[1]

      原子性（Atomicity）：即事务是不可分割的最小工作单元，事务内的操作要么全做，要么全不做，不能只做一部分；

        一致性（Consistency）：在事务执行前数据库的数据处于正确的状态，而事务执行完成后数据库的数据还是处于正确的状态，即数据完整性约束没有被破坏；比如我们做银行转账的相关业务，A转账给B，要求A转的钱B一定要收到。如果A转了钱而B没有收到，那么数据库数据的一致性就得不到保障，在做高并发业务时要注意合理的设计。

    隔离性（Isolation）：并发事务执行之间无影响，在一个事务内部的操作对其他事务是不产生影响，这需要事务隔离级别来指定隔离性；

      持久性（Durability）：事务一旦执行成功，它对数据库的数据的改变必须是永久的，不会因各种异常导致数据不一致或丢失。

二、并行事务的四个问题

先理解锁的概念：https://www.cnblogs.com/Jomini/p/13219722.html

2.1、丢失更新

     别的事务读到相同的东西，各自写，自己的写被覆盖了。

     两个事务同时更新一行数据，最后一个事务的更新会覆盖掉第一个事务的更新，从而导致第一个事务更新的数据丢失，后果比较严重。一般是由于没加锁的原因造成的。

    解决方式 ：使用数据库锁机制

（详细： [https://www.cnblogs.com/doucheyard/p/5662171.html](https://links.jianshu.com/go?to=https%3A%2F%2Fwww.cnblogs.com%2Fdoucheyard%2Fp%2F5662171.html) ）

2.2、脏读（Dirty reads）

    读到别的事务未提交的数据

    一个事务A读取到了另一个事务B还没有提交的数据，并在此基础上进行操作。如果B事务rollback，那么A事务所读取到的数据就是不正确的，会带来问题。

2.3、不可重复读（Non-repeatable reads）

      两次读之间有别的事务修改

     在同一事务范围内读取两次相同的数据，所返回的结果不同。比如事务B第一次读数据后，事务A更新数据并commit，那么事务B第二次读取的数据就与第一次是不一样的。

2.4、 幻读（Phantom reads）

     两次读之间有别的事务增删

     一个事务A读取到了另一个事务B新提交的数据。比如，事务A对一个表中所有行的数据按照某规则进行修改（整表操作），同时，事务B向表中插入了一行原始数据，那么后面事务A再对表进行操作时，会发现表中居然还有一行数据没有被修改。

2.5、注意：不可重复读和幻读的区别是，不可重复读对应的表的操作是更改(UPDATE)，而幻读对应的表的操作是插入(INSERT)，两种的应对策略不一样。对于不可重复读，只需要采用行级锁防止该记录被更新即可，而对于幻读必须加个表级锁，防止在表中插入数据。有关锁的问题，下面会讨论。

三、解决方式

   SQL定义了下面的4个等级的事务隔离级别：

3.1、未提交读（READ UNCOMMITTED ）

      最低隔离级别，一个事务能读取到别的事务未提交的更新数据，很不安全，可能出现丢失更新、脏读、不可重复读、幻读；

      原理：

    （1）事务对当前被读取的数据不加锁；

             事务1读取某行记录时，事务2也能对这行记录进行读取、更新；当事务2对该记录进行更新时，事务1再次读取该记录，能读到事务2对该记录的修改版本，即使该修改尚未被提交。

    （2）事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加 行级共享锁，直到事务结束才释放。

              事务1更新某行记录时，事务2不能对这行记录做更新，直到事务1结束。

3.2、提交读（READ COMMITTED）

     一个事务能读取到别的事务提交的更新数据，不能看到未提交的更新数据，不会出现 丢失更新、脏读，但可能出现不可重复读、幻读；

     原理：

     （1）事务对当前被读取的数据加行级共享锁（当读到时才加锁），一旦读完该行，立即释放该行级共享锁；

        【*注意是：一旦读完该行，立即释放该共享锁（注意是读完立即释放），所以第二次读的数据将会不同，即导致 “不可重复读” 的问题】*

            事务1读取某行记录时，事务2也能对这行记录进行读取、更新；当事务2对该记录进行更新时，事务1再次读取该记录，读到的只能是事务2对其更新前的版本，要不就是事务2提交后的版本。

     （2）事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加行级排他锁，直到事务结束才释放。

              事务1更新某行记录时，事务2不能对这行记录做更新，直到事务1结束。

3.3、可重复读（REPEATABLE READ）

     保证同一事务中先后执行的多次查询将返回同一结果，不受其他事务影响，不可能出现丢失更新、脏读、不可重复读，但可能出现幻读；

       原理: 

       (1) 事务在读取某数据的瞬间（就是开始读取的瞬间），必须先对其加 行级共享锁，直到事务结束才释放；

             事务1读取某行记录时，事务2能对该表读取，但不能修改，事务1再次读取该记录，读到的仍然是第一次读取的那个版本。

        【*注意：和 “提交读” 的读操作不同的是，这里读加的共享锁 是整个事务都加了，而不是读完就解锁；】*

       (2) 事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加 行级排他锁，直到事务结束才释放

              事务1更新某行记录时，事务2不能对这行记录做更新，直到事务1结束。

         问题：因为事务1读取和修改的的时候只是加了行级别锁， 所以其他事务可以对该表插入数据，会导致幻读 

3.4、序列化（SERIALIZABLE）

    最高隔离级别，不允许事务并发执行，而必须串行化执行，最安全，不可能出现更新、脏读、不可重复读、幻读，但是效率最低。

   隔离级别越高，数据库事务并发执行性能越差，能处理的操作越少。所以一般地，推荐使用REPEATABLE READ级别保证数据的读一致性。对于幻读的问题，可以通过加锁来防止。 

     原理：

   （1）事务在读取数据时，必须先对其加 表级共享锁 ，直到事务结束才释放；

             事务1正在读取A表中的记录时，则事务2也能读取A表，但不能对A表做更新、新增、删除，直到事务1结束。

   （2）事务在更新数据时，必须先对其加 表级排他锁 ，直到事务结束才释放。

            事务1正在更新A表中的记录时，则事务2不能读取A表的任意记录，更不可能对A表做更新、新增、删除，直到事务1结束。

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