知识点9-数据库系统原理

事务：指的是满足 ACID 特性的一组操作，可以通过 Commit 提交一个事务，也可以使用 Rollback 进行回滚。

1. ACID

• 原子性
• 一致性
• 隔离性
• 持久性

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2. 四大隔离级别

• 未提交读：事务中的修改，即使没有提交，对其它事务也是可见的。
• 提交读：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：保证在同一个事务中多次读取同样数据的结果是一样的。
• 可串行化：强制事务串行执行。需要加锁实现，而其它隔离级别通常不需要。

隔离级别	脏读	不可重复读	幻影读
未提交读	√	√	√
提交读	×	√	√
可重复读	×	×	√
可串行化	×	×	×

3. 不可重复读和幻影读原因

脏数据：T1 修改一个数据，T2 随后读取这个数据。如果 T1 撤销了这次修改，那么 T2 读取的数据是脏数据。
不可重复读：T2 读取一个数据，T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据，此时读取的结果和第一次读取的结果不同。
幻影读：T1 读取某个范围的数据，T2 在这个范围内插入新的数据，T1 再次读取这个范围的数据，此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。
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。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。

4. 乐观锁和悲观锁

• 乐观锁：乐观锁顾名思义就是在操作时很乐观，认为操作不会产生并发问题(不会有其他线程对数据进行修改)，因此不会上锁。但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改，一般会使用版本号机制或CAS(compare and swap)算法实现。
  简单理解：这里的数据，别想太多，你尽管用，出问题了算我怂，即操作失败后事务回滚、提示。
  1.取出记录时，获取当前version；
  2.更新时，带上这个version；
  3.执行更新时， set version = newVersion where version = oldVersion；
  4.如果version不对，就更新失败。

• 悲观锁：总是假设最坏的情况，每次取数据时都认为其他线程会修改，所以都会加（悲观）锁。一旦加锁，不同线程同时执行时,只能有一个线程执行，其他的线程在入口处等待，直到锁被释放。
  悲观锁在MySQL、Java有广泛的使用：
  1.MySQL的读锁、写锁、行锁等
  2.Java的synchronized关键字

5. MVCC（多版本并发控制）

多版本并发控制（Multi-Version Concurrency Control, MVCC）是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎实现隔离级别的一种具体方式，用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行，无需使用 MVCC。可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁，单纯使用 MVCC 无法实现。

版本号和隐藏的列

• 系统版本号：是一个递增的数字，每开始一个新的事务，系统版本号就会自动递增。
• 事务版本号：事务开始时的系统版本号。

MVCC 在每行记录后面都保存着两个隐藏的列，用来存储两个版本号：

• 创建版本号：指示创建一个数据行的快照时的系统版本号；
• 删除版本号：如果该快照的删除版本号大于当前事务版本号表示该快照有效，否则表示该快照已经被删除了。

Undo日志：MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中，该日志通过回滚指针把一个数据行（Record）的所有快照连接起来。

• SELECT：T 所要读取的数据行快照的创建版本号必须小于等于 T 的版本号（因为如果大于 T 的版本号，那么表示该数据行快照是其它事务的最新修改，因此不能去读取它），并且没有被删除的快照。
• INSERT：将当前系统版本号作为数据行快照的创建版本号。
• DELETE：将当前系统版本号作为数据行快照的删除版本号。
• UPDATE：将当前系统版本号作为更新前的数据行快照的删除版本号，并将当前系统版本号作为更新后的数据行快照的创建版本号。可以理解为先执行 DELETE 后执行 INSERT。

快照读和当前读

• 快照读：使用 MVCC 读取的是快照中的数据，这样可以减少加锁所带来的开销。
• 当前读：读取的是最新的数据，需要加锁（S 锁和 X 锁【又称：写锁和读锁、共享锁和排他锁】） 。

6. SQL与NoSQL

• SQL (Structured Query Language) 数据库，指关系型数据库 - 主要代表：SQL Server，Oracle，MySQL(开源)，PostgreSQL(开源)。
• NoSQL（Not Only SQL）泛指非关系型数据库 - 主要代表：MongoDB，Redis，CouchDB。

详解：NoSQL 还是 SQL ？这一篇讲清楚