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事物的4種特性(ACID)解析

事務是指對系統進行的一組操作,為了保證系統的完整性,事務需要具有ACID特性,具體如下: 1. 原子性(Atomic)      一個事務包含多個操作,這些操作要麼全部執行,要麼全都不執行。實現事務的原子性,要支援回滾操作,在某個操作失敗後,回滾到事務執行之前的狀態。      回滾實際上是一個比較高層抽象的概念,大多數DB在實現事務時,是在事務操作的資料快照上進行的(比如,MVCC),並不修改實際的資料,如果有錯並不會提交,所以很自然的支援回滾。

     而在其他支援簡單事務的系統中,不會在快照上更新,而直接操作實際資料。可以先預演一邊所有要執行的操作,如果失敗則這些操作不會被執行,通過這種方式很簡單的實現了原子性。

舉個例子:

A想要從自己的帳戶中轉1000塊錢到B的帳戶裡。那個從A開始轉帳,到轉帳結束的這一個過程,稱之為一個事務。在這個事務裡,要做如下操作:

1. 從A的帳戶中減去1000塊錢。如果A的帳戶原來有3000塊錢,現在就變成2000塊錢了。

2. 在B的帳戶里加1000塊錢。如果B的帳戶如果原來有2000塊錢,現在則變成3000塊錢了。

如果在A的帳戶已經減去了1000塊錢的時候,忽然發生了意外,比如停電什麼的,導致轉帳事務意外終止了,而此時B的帳戶裡還沒有增加1000塊錢。那麼,我們稱這個操作失敗了,要進行回滾。回滾就是回到事務開始之前的狀態,也就是回到A的帳戶還沒減1000塊的狀態,B的帳戶的原來的狀態。此時A的帳戶仍然有3000塊,B的帳戶仍然有2000塊。

我們把這種要麼一起成功(A帳戶成功減少1000,同時B帳戶成功增加1000),要麼一起失敗(A帳戶回到原來狀態,B帳戶也回到原來狀態)的操作叫原子性操作。

如果把一個事務可看作是一個程式,它要麼完整的被執行,要麼完全不執行。這種特性就叫原子性

2. 一致性(Consistency)      一致性是指事務使得系統從一個一致的狀態轉換到另一個一致狀態。事務的一致性決定了一個系統設計和實現的複雜度。事務可以不同程度的一致性:      強一致性:讀操作可以立即讀到提交的更新操作。      弱一致性:提交的更新操作,不一定立即會被讀操作讀到,此種情況會存在一個不一致視窗,指的是讀操作可以讀到最新值的一段時間。      最終一致性:是弱一致性的特例。事務更新一份資料,最終一致性保證在沒有其他事務更新同樣的值的話,最終所有的事務都會讀到之前事務更新的最新值。如果沒有錯誤發生,不一致視窗的大小依賴於:通訊延遲,系統負載等。      其他一致性變體還有:      單調一致性:如果一個程序已經讀到一個值,那麼後續不會讀到更早的值。

     會話一致性:保證客戶端和伺服器互動的會話過程中,讀操作可以讀到更新操作後的最新值。

3. 隔離性(Isolation)      併發事務之間互相影響的程度,比如一個事務會不會讀取到另一個未提交的事務修改的資料。在事務併發操作時,可能出現的問題有:      髒讀:事務A修改了一個數據,但未提交,事務B讀到了事務A未提交的更新結果,如果事務A提交失敗,事務B讀到的就是髒資料。      不可重複讀:在同一個事務中,對於同一份資料讀取到的結果不一致。比如,事務B在事務A提交前讀到的結果,和提交後讀到的結果可能不同。不可重複讀出現的原因就是事務併發修改記錄,要避免這種情況,最簡單的方法就是對要修改的記錄加鎖,這回導致鎖競爭加劇,影響效能。另一種方法是通過MVCC可以在無鎖的情況下,避免不可重複讀。      幻讀:在同一個事務中,同一個查詢多次返回的結果不一致。事務A新增了一條記錄,事務B在事務A提交前後各執行了一次查詢操作,發現後一次比前一次多了一條記錄。幻讀是由於併發事務增加記錄導致的,這個不能像不可重複讀通過記錄加鎖解決,因為對於新增的記錄根本無法加鎖。需要將事務序列化,才能避免幻讀。      事務的隔離級別從低到高有:      Read Uncommitted:最低的隔離級別,什麼都不需要做,一個事務可以讀到另一個事務未提交的結果。所有的併發事務問題都會發生。      Read Committed:只有在事務提交後,其更新結果才會被其他事務看見。可以解決髒讀問題。      Repeated Read:在一個事務中,對於同一份資料的讀取結果總是相同的,無論是否有其他事務對這份資料進行操作,以及這個事務是否提交。可以解決髒讀、不可重複讀。      Serialization:事務序列化執行,隔離級別最高,犧牲了系統的併發性。可以解決併發事務的所有問題。

     通常,在工程實踐中,為了效能的考慮會對隔離性進行折中。

4. 永續性(Durability)      事務提交後,對系統的影響是永久的。