資料庫系統原理
阿新 • • 發佈：2020-12-27
目錄
1 事務
1.1 概念
事務是邏輯上的一組操作，要麼都執行，要麼都不執行。
1.2 特性ACID
1 原子性（Atomicity）
- 事務被視為不可分割的最小單元，事務的所有操作要麼全部提交成功，要麼全部失敗回滾；
- 回滾可以用日誌來實現，日誌記錄著事務所執行的修改操作，在回滾時反向執行這些修改操作即可；
2 一致性（Consistency）
- 資料庫在事務執行前後都保持一致性狀態；
- 在一致性狀態下，所有事務對一個數據的讀取結果都是相同的；
3 隔離性（Isolation）
一個事務所做的修改在最終提交以前，對其它事務是不可見的。
4 永續性（Durability）
- 一旦事務提交，則其所做的修改將永遠儲存在資料庫中，即使系統發生崩潰，事務執行的結果也不能丟失；
- 可以通過資料庫備份和恢復來實現，在系統發生崩潰時，使用備份的資料庫進行資料恢復；
2 併發一致性問題
在併發環境下，事務的隔離性很難保證，因此會出現很多併發一致性問題。
2.1 丟失修改
T1 和 T2 兩個事務都對一個數據進行修改，T1 先修改，T2 隨後修改，T2 的修改覆蓋了 T1 的修改。
2.2 髒讀
T1 修改一個數據，T2 隨後讀取這個資料。如果 T1 撤銷了這次修改，那麼 T2 讀取的資料是髒資料。
2.3 不可重複讀
T2 讀取一個數據，T1 對該資料做了修改。如果 T2 再次讀取這個資料，此時讀取的結果和第一次讀取的結果不同。
2.4 幻影讀
T1 讀取某個範圍的資料，T2 在這個範圍內插入新的資料，T1 再次讀取這個範圍的資料，此時讀取的結果和和第一次讀取的結果不同。
3 事務隔離級別
產生併發不一致性問題主要原因是破壞了事務的隔離性，解決方法是通過併發控制來保證隔離性。併發控制可以通過封鎖（加鎖）來實現，但是封鎖操作需要使用者自己控制，相當複雜。資料庫管理系統提供了事務的隔離級別，讓使用者以一種更輕鬆的方式處理併發一致性問題。
事務隔離級別如下：
| 隔離級別 | 說明 |
|---|---|
| 未提交讀（READ UNCOMMITTED） | 事務中的修改，即使沒有提交，對其它事務也是可見的。 |
| 提交讀（READ COMMITED） | 一個事務只能讀取已經提交的事務所做的修改。 |
| 可重複讀（REPEATABLE READ） | 保證同一個事務中多次讀取同樣資料的結果是一樣的。 |
| 可序列化（SERIALIZABLE） | 強制事務序列執行。 |
事務併發訪問引起的問題及使用哪種事務隔離級別避免：
| 併發訪問問題 | 事務隔離級別 |
|---|---|
| 丟失修改 | 所有事務隔離級別均可避免 |
| 髒讀 | READ COMMITED事務隔離級別以上可避免 |
| 不可重複讀 | REPEATABLE READ事務隔離級別以上可避免 |
| 幻讀 | SERIALIZABLE事務隔離級別以上可避免 |
即：
| 事務隔離級別\併發問題 | 丟失修改 | 髒讀 | 不可重複讀 | 幻讀 |
|---|---|---|---|---|
| 未提交讀（READ UNCOMMITTED） | 避免 | 發生 | 發生 | 發生 |
| 提交讀（READ COMMITED） | 避免 | 避免 | 發生 | 發生 |
| 可重複讀（REPEATABLE READ） | 避免 | 避免 | 避免 | 發生 |
| 可序列化（SERIALIZABLE） | 避免 | 避免 | 避免 | 避免 |