資料庫事務的四大特性(ACID)及事務的隔離級別
事務具有4大特性,一般稱為事務的ACID屬性:
原子性:
事務是一個原子操作單元,其對資料的修改,要麼全都執行,要麼全都不執行,在操作失敗後不能對資料庫中的資料有任何影響。
一致性:
在事務開始和完成時,資料必須保持一致狀態,這意味著所有相關的資料規則都必須應用於事務的修改,以保持資料的完整性;事務結束時,所有的內部資料結構也必須是正確的。
隔離性:
資料庫系統提供一定的隔離級別,保證事務在不受外部併發操作影響的“獨立”環境執行。這意味著事務處理過程中的中間狀態對外部是不可見的,反之亦然(注意:事務的隔離性是相對於兩個事務而說的,兩個事務獨立執行互補干擾)。
永續性:
事務完成後,它對資料的修改是永久的,即使出現系統故障也能保持的正確性。
在多個執行緒開啟併發事務處理時,如果不考慮事務的隔離性,可能帶來的問題:
髒讀:
一個事務正在對一條記錄做修改,在這個事務完成並提交前,這條資料就會處於一個不一致的狀態 ,這時候另一個事務也來讀取同一條記錄,如果不加控制,第二個事務就讀取了這些“髒資料”。簡單的點說:一個事務在處理過程中讀取了另一個事務中未提交的資料。
如:使用者A向用戶B轉賬100元,對應SQL命令如下:
update account set money=money+100 where name=’B’; (此時A通知B)
update account set money=money - 100 where name=’A’;
當只執行第一條SQL時,A通知B檢視賬戶,B發現確實錢已到賬(此時即發生了髒讀),而之後無論第二條SQL是否執行,只要該事務不提交,則所有操作都將回滾,那麼當B以後再次檢視賬戶時就會發現錢其實並沒有轉。
不可重複讀:
一個事務在讀取某些資料後的某個時間,再次讀取以前讀過的資料,卻發現這些資料已經發生了改變或者某些記錄已經被刪除了,返回了和之前返回不同的資料值。
如:事務T1在讀取某一資料,而事務T2立馬修改了這個資料並且提交事務給資料庫,事務T1再次讀取該資料就得到了不同的結果,傳送了不可重複讀。
幻讀:
一個事務按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過的資料,卻發現其他事務插入了滿足其查詢條件的新資料。
如:事務T1對一個表中所有的行的某個資料項做了從“1”修改為“2”的操作,這時事務T2又對這個表中插入了一行資料項,而這個資料項的數值還是為“1”並且提交給資料庫。而操作事務T1的使用者如果再檢視剛剛修改的資料,會發現還有一行沒有修改,其實這行是從事務T2中新增的,就好像產生幻覺一樣,這就是發生了幻讀。
不可重複讀和幻讀的共同點是都是讀取已經提交的資料,不同的是不可重複讀是兩個事務讀取的同一條資料發現不同,而幻讀是兩條或者多條資料之間的問題。
資料庫實現隔離級別的方式有兩種:
在讀取資料之前,對其加鎖,阻止其他事務對資料進行修改;
不加鎖,利用資料庫提供的機制來避免這些問題的發生。
MySQL在處理事務隔離和併發之間的矛盾上提供了四種事務的隔離級別:
未提交讀(Read uncommitted):
最低級別,只能保證不讀取物理上損壞的資料。兩個事務,其中一個事務對資料做的DML操作還未提交,另一個事務能夠立即看到。
如:老闆給我發工資,先給我打了1W,還沒提交事務,我發現賬上已經有1W了,後面老闆反悔了,說發多了,又更新為5K,我想買個iphone6s,發現錢不夠了。
這樣會產生嚴重的髒讀,因為修改的事務也許在提交前還會有其他的很多修改,所以另一個事務的資料讀取會錯亂。
已提交讀(Read committed):
可以避免髒讀的發生,是語句級別的。兩個事務,其中一個事務對資料做的DML操作提交後,另一個事務才能看到。
如:還是上面的例子,老闆給我打錢,中間反悔了不算,只有在最後確認了,最終發給我5K,那麼我才能夠看到賬戶裡多了5K。
這避免了上面髒讀的問題,但是這樣還是會產生不可重複讀,意思是兩個事務同時開啟,事務A讀取資料後,事務B對資料進行修改後提交,事務A再次讀取,會發現跟前一次讀取的內容不一樣了。
可重複讀(Repeatable read):
可以避免髒讀和不可重複讀的發生,是事務級別的。兩個事務,其中事務A獲取一條資料,事務B在事務A提交事務前無法操作這條資料,這樣就保證了可以重複讀。(即資料庫加了讀鎖)
如:A讀取一條資料,給它加鎖,B無法修改這條資料;但是B可以往表中插入、刪除資料。
避免了上面的問題,但是這樣還是會產生幻讀現象,意思是兩個事務同時開啟,事務A全表更新未提交事務,事務B做了插入操作提交,事務A在事務中發現全表更新並沒有成功。
可序列化(Serializable):
最高級別,事務級別,可避免髒讀、不可重複讀、幻讀的發生。兩個事務完全獨立,其中一個事務做的操作,對於另外一個事務不產生任何影響。(資料庫事務加了鎖,所有事務序列執行)
可以避免上述所有問題,但是效能上影響很大。
以上四種隔離級別最高的是Serializable級別,最低的是Read uncommitted級別,當然級別越高,執行效率就越低。像Serializable這樣的級別,就是以鎖表的方式(類似於Java多執行緒中的鎖)使得其他的執行緒只能在鎖外等待,所以平時選用何種隔離級別應該根據實際情況。
在MySQL資料庫中,支援上面四種隔離級別,預設的為Repeatable read (可重複讀);而在Oracle資料庫中,只支援Serializable (序列化)級別和Read committed (讀已提交)這兩種級別,其中預設的為Read committed級別。
在MySQL資料庫中檢視當前事務的隔離級別的語句:
select @@tx_isolation;
在MySQL資料庫中設定事務的隔離級別的語句:
set [glogal | session] transaction isolation level 隔離級別名稱;
set tx_isolation=’隔離級別名稱;
注意:
設定資料庫的隔離級別一定要是在開啟事務之前!如果是使用JDBC對資料庫的事務設定隔離級別的話,也應該是在呼叫Connection物件的setAutoCommit(false)方法之前。呼叫Connection物件的setTransactionIsolation(level)即可設定當前連結的隔離級別。
隔離級別的設定只對當前連結有效。對於使用MySQL命令視窗而言,一個視窗就相當於一個連結,當前視窗設定的隔離級別只對當前視窗中的事務有效;對於JDBC操作資料庫來說,一個Connection物件相當於一個連結,而對於Connection物件設定的隔離級別只對該Connection物件有效,與其他連結Connection物件無關。
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