数据库的事务四大特性(ACID)以及详解隔离性以及隔离级别

news2024/11/16 15:47:39

目录

一、事务相关概念

1、事务

2、事务的本质 

 3、回滚

4、事务使用

5、事务的四大特性

1、原子性(Atomicity)

2、一致性(Consistency)

3、隔离性(Isolation)

4、持久性(Durability)

二、详解事务的隔离性

1、脏读

2、不可重复读

3、虚读(幻读)

4、隔离级别

1️⃣ Read uncommitted (读未提交):最低级别,任何情况都无法保证。

   第一隔离级别怕回滚,因为它能读取到别的事务未提交的数据。如果当前事务将这个数据当成真正的数据,那么如果别的事务回滚,那么就会数据错误,导致脏读。

2️⃣ Read committed (读已提交):可避免脏读的发生。(给写加锁)

            第二个隔离级别怕提交,因为提交会导致不可重复读。

3️⃣ Repeatable read (可重复读):可避免脏读、不可重复读的发生。*MySQL默认隔离级别(给写和读都加锁)

4️⃣ Serializable (串行化):可避免脏读、不可重复读、幻读的发生。


一、事务相关概念

场景:

1、事务

  事务指逻辑上的一组操作,组成这组操作的各个单元,要么全部成功,要么全部失败。 在不同的环境中,都可以有事务。对应在数据库中,就是数据库事务。

1、怎样算是一个事务:从第一次执行SQL语句开始到执行commit或者rollback结束。中间不管执行多少SQL语句都是同一个事务内。、

2、数据库如何实现事务的

  服务端有日志记录功能,新操作是记录到日志中的,commit会将日志中的记录刷到硬盘中,rollback就是将日志中的记录删除掉了

2、事务的本质 

   1、就是把多个sql语句打包成一个整体(原子性atom),要么全都执行成功,要么就一个都不执行,而不会出现“执行一半”这样的中间状态!!! 

  • 原子是事物能够分割的最小单位。
  • 回滚:都不执行,不是真的没执行,而是“看起来没执行一样”,执行一半出错了,选择了恢复现场,把数据还原成未执行之前的状态。
  • 上图示例:如果将两个操作作为一个事务,当第一个sql语句执行之后,数据库崩溃,当下次数据库重新启动完成之后,就会自动的把上次修改一般的数据进行还原(把1号用-500再加回来)即回滚

 2、使用事务的时候,执行sql的开销的是更大的,效率是更低的。

 3、回滚

      都不执行,不是真的没执行,而是“看起来没执行一样”,执行一半出错了,选择了恢复现场,把数据还原成未执行之前的状态。

       那没问题就来了,进行回滚的时候,咋知道回滚是恢复到什么样的状态呢?

答案是是需要额外的部分来记录事务中的操作步骤,(数据库例专门有个用来记录事务的日志)

4、事务使用

  1. 开启事务:start transaction;
  2. 执行多条SQL语句
  3. 回滚或提交:rollback/commit;

说明:rollback即是全部失败,commit即是全部成功。 

start transaction;
-- 阿里巴巴账户减少2000
update accout set money=money-2000 where name = '阿里巴巴';
-- 四十大盗账户增加2000
update accout set money=money+2000 where name = '四十大盗';
commit;

5、事务的四大特性

事务的四大特性(经典面试题):

1、原子性(Atomicity)


  原子性是指事务包含的所有操作要么全部成功,要么全部失败回滚。因此事务的操作如果成功就必须完全应用到数据库,如果操作失败不能对数据库有任何影响。
  例子:考虑银行转账操作,从一个账户扣除一定金额并存入另一个账户。如果扣除成功但存入失败,需要回滚,保持操作的原子性。

2、一致性(Consistency)


  一致性要求事务执行前后数据库的状态保持一致。事务执行过程中可能涉及多个操作,这些操作的结果必须满足数据库的约束和规则。
  例子:在购物网站上进行支付操作,支付前后库存、账户余额等信息必须保持一致,否则支付过程可能导致数据不一致。
  🪄例如:那转账来说,假设用户A和用户B两者的钱加起来是5000,那么不管A和B之间如何转账,转几次账,事务结束后两个用户的钱加起来应该还得是5000,这就是事务的一致性。

3、隔离性(Isolation)


  隔离性是指当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每个用户开启的事务,不能被其他事务的操作干扰,多个并发事务要互相隔离。(在数据库并发处理事务的时候不会有问题

  即要达到一种效果:对于任意两个并发的事务T1和T2,在事务T1看来,T2要么在T1开始之前就已经结束,要么在T1结束之后开始,这样每个事务都感觉不到有其他的事务在并发执行。

  关于事务的隔离性又提供了多种隔离级别,如读已提交、读未提交、可重复读、串行化,稍后会讲到。

4、持久性(Durability)


  持久性是指一个事务一旦被提交了,那么对数据库中的数据的改变是永久的,即便是在数据库系统中遇到故障的情况下也不会丢失提交事务的操作。

  例如我们在使用JSDC操作数据库时,在提交事务后,提示用户事务操作完成,当我们程序执行完成直到看到提示后,就可以认定事务已经正确提交,即使数据库出现了问题,也必须要将我们的事务完全执行完成,否则会造成我们看到提示事务处理完毕,但是数据库因为故障而没有执行事务的重大错误。
  例子:用户在博客平台上发表文章,一旦用户点击发布并事务提交,该文章的修改应该是永久性的,即使系统在发布过程中发生了故障。

二、详解事务的隔离性

1、脏读

  脏读是指在一个事务处理过程里读取了另一个未提交事务中的数据。

  当一个事务正在多次修改某个数据,而在这个事务中这多次的修改都还未提交,这时一个并发的事务来访问该数据,就会造成两个事务得到的数据不一致。

解决:mysql引入“写操作”加锁,降低了并发程度(降低了效率,)提高了隔离性(提高了数据的准确性)

2、不可重复读


不可重复读是指在对于数据库中的某个数据,一个事务范围内多次查询却返回了不同的数据值,这是由于在查询间隔,被另一个事务修改并提交了。

例如事务T1在读取某一数据,而事务T2立马修改了这个数据并且提交事务给数据库,事务T1再次读取该数据就得到了不同的结果,发送了不可重复读。

不可重复读和脏读的区别是,脏读是某一事务读取了另一个事务未提交的脏数据,而不可重复读则是读取了前一事务提交的数据。

在某些情况下,不可重复读并不是问题,比如我们多次查询某个数据当然以最后查询得到的结果为主。但在另一些情况下就有可能发生问题,例如对于同一个数据A和B依次查询就可能不同,A和B就可能打起来了……

事务1  已经提交了数据,此时事务2 开始去读数据,在读取过程中,事务3有提交了新的数据,此时意味着同一个事务2 之内,读出来的结果是不相同的,“不可重复读”

解决:约定读代码的时候,不能修改,给读加锁

    通过加锁,有进一步降低了事务的并发处理能力,提高了事务的隔离性(数据的准确性由又提高了)

3、虚读(幻读)

幻读是事务非独立执行时发生的一种现象。

例如:事务T1对一个表中所有的行的某个数据项做了从“1”修改为“2”的操作,这时事务T2又对这个表中插入了一行数据项,而这个数据项的数值还是为“1”并且提交给数据库。而操作事务T1的用户如果再查看刚刚修改的数据,会发现还有一行没有修改,其实这行是从事务T2中添加的,就好像产生幻觉一样,这就是发生了幻读。(当前已经约定了读加锁和写加锁,解决了不可重复读和脏读问题)

幻读和不可重复读都是读取了另一条已经提交的事务(这点就脏读不同),所不同的是不可重复读查询的都是同一个数据项,而幻读针对的是一批数据整体(比如数据的个数)。

数据库使用“串行化”这样的方式来解决此问题,彻底放弃并发处理事务,一个接一个的串行的处理事务,并发程度是最低的(效率最慢),隔离性是最高的(准确性最高)

4、隔离级别

        mysql的内置的机制,可以通过修改mysql的配置文件,来设置当前mysql工作在那种状态
现在来看看MySQL数据库为我们提供的四种隔离级别(从低到高排序):

  • 1️⃣ Read uncommitted (读未提交):最低级别,任何情况都无法保证。

   第一隔离级别怕回滚,因为它能读取到别的事务未提交的数据。如果当前事务将这个数据当成真正的数据,那么如果别的事务回滚,那么就会数据错误,导致脏读。

  • 2️⃣ Read committed (读已提交):可避免脏读的发生。(给写加锁)

            第二个隔离级别怕提交,因为提交会导致不可重复读。

  • 3️⃣ Repeatable read (可重复读):可避免脏读、不可重复读的发生。*MySQL默认隔离级别(给写和读都加锁)

  • 4️⃣ Serializable (串行化):可避免脏读、不可重复读、幻读的发生。

以上四种隔离级别最高的是Serializable级别,最低的是Read uncommitted级别,当然级别越高,执行效率就越低。像Serializable这样的级别,就是以锁表的方式(类似于Java多线程中的锁)使得其他的线程只能在锁外等待,所以平时选用何种隔离级别应该根据实际情况。在MySQL数据库中默认的隔离级别为Repeatable read (可重复读)。

在MySQL数据库中,支持上面四种隔离级别,默认的为Repeatable read (可重复读);而在Oracle数据库中,只支持Serializable (串行化)级别和Read committed (读已提交)这两种级别,其中默认的为Read committed级别。

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