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数据库事务详解：ACID四性、隔离级别、日志、事务控制语句

2023-11-06

数据库中的事务用来管理增、删、改操作，查询不需要事务管理，因为它并不会修改数据库中的数据。

在 MySQL 中只有使用了InnoDB 数据库引擎 的数据库或表才支持事务。

 

事务的特性

事务具有ACID四性，即原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)。

  • 原子性

    事务是作为一个整体来执行的，某个事务中的全部操作要么全部成功，要么全部失败。 若事务失败，则数据库状态回滚到事务执行之前。

  • 一致性

    事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另外一个一致性状态。比如在银行中两个账户转账前后的储蓄总和不变，这就是从转账前的一致性状态转变为了转账后的一致性状态。保证事务的一致性，就是保证数据库的完整性约束没有被破坏。

  • 隔离性

    数据库中不同事务可以并发执行，但它们各自之间是互不影响的，事务a不会被事务b的操作数据干扰。

  • 持久性

    持久性是指一个事务一旦被提交(commit)，它对数据库中数据的改变就是永久性的。

 

对于事务的原子性，只要将事务作为一个整体去执行就可以了，一荣俱荣，一损俱损；

对于事物的一致性，需要设置数据库的完整性约束，保证数据要服从此约束；

对于事务的持久性，若服务器宕机，此时事务的数据还未进行持久化，会有什么影响呢？已提交的事务，肯定已经持久化到磁盘中，还未提交的事务，相应的数据会回滚。这是为什么，继续往下看到事务日志就明白了。

以上这四种性质，原子性、一致性、持久性都比较容易实现，比较复杂的是事务的隔离性。

 

 

事务的隔离级别

为了实现事务的隔离性，InnoDB数据库引擎中提供了4中事务隔离级别：

  • ISOLATION_READ_UNCOMMITTED 读未提交

    读未提交是最低级别的隔离。

    事务A修改了数据D，并且还未提交，当事务B再次查询数据D时，查询到的是事务A修改后的数据D。

  • ISOLATION_READ_COMMITTED 读已提交

    事务A修改了数据D，并且已经提交，当事务B再次查询数据D时，查询到的是事务A修改后的数据D。若事务A未提交，则事务B查询到的数据只能是修改前的数据D。

  • ISOLATION_REPEATABLE_READ 可重复读

    事务A修改了数据D，并且已经提交，当事务B再次查询数据D时，查询到的是事务A修改前的数据D。意思就是事务A对于数据D的修改，在事务B未提交时是不可见的，只有当事务B提交后才能看到其它事务提交的修改。

  • ISOLATION_SERIALIZABLE 串行化

    串行化是最高级别的隔离。事务依次执行，不会产生冲突。

 

若不适当考虑事务的隔离级别， 在数据库中可能会引发下列问题：

  • 脏读

    一个事务读取了另一个事务修改且未提交的数据。

  • 不可重复读

    一个事务不会读取到另一个事务修改且未提交的数据。

    也就是一个事务可以读取另一个事务修改且已提交的数据。

  • 幻读

    事务A在数据库中插入了一条记录，导致事务B执行期间前后查询到的总记录条数不一致。就像出现了幻觉。

 

画个表：

脏读 不可重复读 幻读
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED √ √ √
ISOLATION_READ_COMMITTED × √ √
ISOLATION_REPEATABLE_READ × × √
ISOLATION_SERIALIZABLE × × ×

不可重复读：可以理解为有一个数据D，事务执行期间重复读取它，并不能保证每次读取的值都一样。

 

 

事务日志

数据库管理系统采用事务日志来保证事务的原子性、一致性和持久性。

如果每次更新都将数据持久化到磁盘，由于数据是随机的，会造成大量的随机IO，性能会非常差；但是如果每次更新不马上写盘，那一旦数据库崩溃，数据就会丢失。为了提高事务中更新操作的效率，MySQL中的大多数存储引擎都实现了事务日志。

使用事务日志，存储引擎在修改表的数据时只需要修改其内存拷贝，再把该修改行为记录到持久在硬盘上的事务日志中，而不用每次都将修改数据本身持久到磁盘。

事务日志采用的是追加的方式，因此写日志的操作是磁盘上一小块区域内的顺序I/O，而不像随机I/O需要在磁盘的多个地方移动磁头，所有采用事务日志的方式相对来说要快得多。

事务日志持久化以后，内存中被修改的数据在后台可以慢慢地刷回到磁盘。目前大多数存储引擎都是这样实现的，我们通常称之为预写式日志 (Write-Ahead Logging)，因此修改数据需要写两次磁盘。

如果数据的修改已经记录到事务日志并持久化，但数据本身没有写回磁盘，此时系统崩溃，存储引擎在重启时能够自动恢复这部分修改的数据。具体的恢复方式则视存储引擎而定。

 

事务控制语句

  • BEGIN 或 START TRANSACTION 显式地开启一个事务；
  • COMMIT 会提交事务，并使已对数据库进行的所有修改成为永久性的；
  • ROLLBACK 回滚会结束用户的事务，并撤销正在进行的所有未提交的修改；
  • SAVEPOINT identifier，SAVEPOINT 允许在事务中创建一个保存点，一个事务中可以有多个 SAVEPOINT；
  • RELEASE SAVEPOINT identifier 删除一个事务的保存点，当没有指定的保存点时，执行该语句会抛出一个异常；
  • ROLLBACK TO identifier 把事务回滚到标记点；
  • SET TRANSACTION 用来设置事务的隔离级别。InnoDB 存储引擎提供事务的隔离级别有READ UNCOMMITTED、READ COMMITTED、REPEATABLE READ 和 SERIALIZABLE。
  • SET AUTOCOMMIT=0 禁止自动提交
    SET AUTOCOMMIT=1 开启自动提交

参考

https://www.runoob.com/mysql/mysql-transaction.html

https://blog.csdn.net/ncepu_Chen/article/details/94857481

https://zhuanlan.zhihu.com/p/43493165 深入理解数据库事务

https://blog.csdn.net/yinni11/article/details/81510035 事务日志

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ACID

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