事务和并发一致性、封锁、隔离级别

事务指的是满足 ACID 特性的一系列操作。在数据库中,可以通过 Commit 提交一个事务,也可以使用 Rollback 进行回滚。

事务

四大特性

1、原子性(Atomicity)

事务被视为不可分割的最小单元,事务的所有操作要么全部提交成功,要么全部失败回滚。

2、一致性(Consistency)

数据库在事务执行前后都保持一致性状态。在一致性状态下,所有事务对一个数据的读取结果都是相同的。

3、隔离性(Isolation)

一个事务所做的修改在最终提交以前,对其它事务是不可见的。。

2、持久性(Durability)

一旦事务提交,则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃,事务执行的结果也不能丢失。可以通过数据库备份和恢复来保证持久性。

AUTOCOMMIT

MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说,如果不显示使用START TRANSACTION语句来开始一个事务,那么每个查询都会被当做一个事务自动提交。

并发一致性问题

在并发环境下,一个事务如果受到另一个事务的影响,那么事务操作就无法满足一致性条件。

问题:

1、丢失修改

2、读脏数据

3、不可重复读

4、幻影读

解决办法:

产生并发不一致性问题主要原因是破坏了事务的隔离性,解决方法是通过并发控制来保证隔离性。
在没有并发的情况下,事务以串行的方式执行,互不干扰,因此可以保证隔离性。在并发的情况下,如果能通过并发控制,让事务的执行结果和某一个串行执行的结果相同,就认为事务的执行结果满足隔离性要求,也就是说是正确的。把这种事务执行方式称为 可串行化调度 。

并发控制可以通过封锁来实现,但是封锁操作需要用户自己控制,相当复杂。数据库管理系统提供了事务的隔离级别,让用户以一种更轻松的方式处理并发一致性问题。

封锁

封锁粒度

MySQL 中提供了两种封锁粒度:行级锁以及表级锁。
应该尽量只锁定需要修改的那部分数据,而不是所有的资源。锁定的数据量越少,发生锁争用的可能就越小,系统的并发程度就越高。
但是加锁需要消耗资源,锁的各种操作,包括获取锁,检查锁是否已经解除、释放锁,都会增加系统开销。因此封锁粒度越小,系统开销就越大。

封锁类型

1、读写锁

  • 排它锁(Exclusive),简写为 X 锁,又称写锁。
  • 共享锁(Shared),简写为 S 锁,又称读锁。
    有以下两个规定:
    一个事务对数据对象 A 加了 X 锁,就可以对 A 进行读取和更新。加锁期间其它事务不能对 A 加任何锁。
    一个事务对数据对象 A 加了 S 锁,可以对 A 进行读取操作,但是不能进行更新操作。加锁期间其它事务能对 A 加 S 锁,但是不能加 X 锁。

2、意向锁

封锁协议

1、三级封锁协议

  • 一级封锁协议
    事务 T 要修改数据 A 时必须加 X 锁,直到 T 结束才释放锁。
    可以解决丢失修改问题,因为不能同时有两个事务对同一个数据进行修改,那么一个事务的修改就不会被覆盖。
  • 二级封锁协议
    在一级的基础上,要求读取数据 A 时必须加 S 锁,读取完马上释放 S 锁。
    可以解决读脏数据问题,因为如果一个事务在对数据 A 进行修改,根据 1 级封锁协议,会加 X 锁,那么就不能再加 S 锁了,也就是不会读入数据。
  • 三级封锁协议
    在二级的基础上,要求读取数据 A 时必须加 S 锁,直到事务结束了才能释放 S 锁。
    可以解决不可重复读的问题,因为读 A 时,其它事务不能对 A 加 X 锁,从而避免了在读的期间数据发生改变。

2、两段锁协议

加锁和解锁分为两个阶段进行。事务 T 对数据 A 进行读或者写操作之前,必须先获得对 A 的封锁,并且在释放一个封锁之后,T 不能再获得任何的其它锁。

隔离级别

1. 未提交读(READ UNCOMMITTED)

事务中的修改,即使没有提交,对其它事务也是可见的。

2. 提交读(READ COMMITTED)

一个事务只能读取已经提交的事务所做的修改。换句话说,一个事务所做的修改在提交之前对其它事务是不可见的。

可重复读(REPEATABLE READ)

保证在同一个事务中多次读取同样数据的结果是一样的。

4. 可串行化(SERIALIXABLE)

强制事务串行执行。

四个隔离级别对比

隔离级别 脏读 不可重复读 幻影读
未提交读 YES YES YES
提交读 NO YES YES
可重复读 NO NO YES
可串行化 NO NO NO

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