事務(wù)特性ACID

如果一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)聲稱支持事務(wù)的操作，那么該數(shù)據(jù)庫(kù)必須要具備以下四個(gè)特性：

1 原子性（Atomicity）

原子性是指事務(wù)包含的所有操作要么全部成功，要么全部失敗回滾，這和前面兩篇博客介紹事務(wù)的功能是一樣的概念，因此事務(wù)的操作如果成功就必須要完全應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)，如果操作失敗則不能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)有任何影響。

2 一致性（Consistency）

一致性是指事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)變換到另一個(gè)一致性狀態(tài)，也就是說(shuō)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后都必須處于一致性狀態(tài)。

拿轉(zhuǎn)賬來(lái)說(shuō)，假設(shè)用戶A和用戶B兩者的錢加起來(lái)一共是5000，那么不管A和B之間如何轉(zhuǎn)賬，轉(zhuǎn)幾次賬，事務(wù)結(jié)束后兩個(gè)用戶的錢相加起來(lái)應(yīng)該還得是5000，這就是事務(wù)的一致性。

3 隔離性（Isolation）

通常來(lái)說(shuō)，一個(gè)事務(wù)所做的修改在沒(méi)有提交之前，對(duì)其他事物是不可見(jiàn)的。即要達(dá)到這么一種效果：對(duì)于任意兩個(gè)并發(fā)的事務(wù)T1和T2，在事務(wù)T1看來(lái)，T2要么在T1開始之前就已經(jīng)結(jié)束，要么在T1結(jié)束之后才開始，這樣每個(gè)事務(wù)都感覺(jué)不到有其他事務(wù)在并發(fā)地執(zhí)行。

關(guān)于事務(wù)的隔離性數(shù)據(jù)庫(kù)提供了多種隔離級(jí)別，稍后會(huì)介紹到。

4 持久性（Durability）

持久性是指一個(gè)事務(wù)一旦被提交了，那么對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的改變就是永久性的，即便是在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)遇到故障的情況下也不會(huì)丟失提交事務(wù)的操作。

例如我們?cè)谑褂肑DBC操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，在提交事務(wù)方法后，提示用戶事務(wù)操作完成，當(dāng)我們程序執(zhí)行完成直到看到提示后，就可以認(rèn)定事務(wù)以及正確提交，即使這時(shí)候數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)了問(wèn)題，也必須要將我們的事務(wù)完全執(zhí)行完成，否則就會(huì)造成我們看到提示事務(wù)處理完畢，但是數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)楣收隙鴽](méi)有執(zhí)行事務(wù)的重大錯(cuò)誤。

事務(wù)的隔離性

當(dāng)多個(gè)線程都開啟事務(wù)操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)要能進(jìn)行隔離操作，以保證各個(gè)線程獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在介紹數(shù)據(jù)庫(kù)提供的各種隔離級(jí)別之前，我們先看看如果不考慮事務(wù)的隔離性，會(huì)發(fā)生的幾種問(wèn)題：

1 臟讀

臟讀是指在一個(gè)事務(wù)處理過(guò)程里讀取了另一個(gè)未提交的事務(wù)中的數(shù)據(jù)。

當(dāng)一個(gè)事務(wù)正在多次修改某個(gè)數(shù)據(jù)，而在這個(gè)事務(wù)中這多次的修改都還未提交，這時(shí)一個(gè)并發(fā)的事務(wù)來(lái)訪問(wèn)該數(shù)據(jù)，就會(huì)造成兩個(gè)事務(wù)得到的數(shù)據(jù)不一致。例如：用戶A向用戶B轉(zhuǎn)賬100元，對(duì)應(yīng)SQL命令如下

update account set money=money+100 where name=’B’;  (此時(shí)A通知B)
update account set money=money - 100 where name=’A’;

當(dāng)只執(zhí)行第一條SQL時(shí)，A通知B查看賬戶，B發(fā)現(xiàn)確實(shí)錢已到賬（此時(shí)即發(fā)生了臟讀），而之后無(wú)論第二條SQL是否執(zhí)行，只要該事務(wù)不提交，則所有操作都將回滾，那么當(dāng)B以后再次查看賬戶時(shí)就會(huì)發(fā)現(xiàn)錢其實(shí)并沒(méi)有轉(zhuǎn)。

2 不可重復(fù)讀

不可重復(fù)讀是指在對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的某個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)事務(wù)范圍內(nèi)多次查詢卻返回了不同的數(shù)據(jù)值，這是由于在查詢間隔，被另一個(gè)事務(wù)修改并提交了。

例如事務(wù)T1在讀取某一數(shù)據(jù)，而事務(wù)T2立馬修改了這個(gè)數(shù)據(jù)并且提交事務(wù)給數(shù)據(jù)庫(kù)，事務(wù)T1再次讀取該數(shù)據(jù)就得到了不同的結(jié)果，發(fā)送了不可重復(fù)讀。

不可重復(fù)讀和臟讀的區(qū)別是，臟讀是某一事務(wù)讀取了另一個(gè)事務(wù)未提交的臟數(shù)據(jù)，而不可重復(fù)讀則是讀取了前一事務(wù)提交的數(shù)據(jù)。

在某些情況下，不可重復(fù)讀并不是問(wèn)題，比如我們多次查詢某個(gè)數(shù)據(jù)當(dāng)然以最后查詢得到的結(jié)果為主。但在另一些情況下就有可能發(fā)生問(wèn)題，例如對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)A和B依次查詢就可能不同，A和B就可能打起來(lái)了……

3 虛讀(幻讀)

幻讀是事務(wù)非獨(dú)立執(zhí)行時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象。例如事務(wù)T1對(duì)一個(gè)表中所有的行的某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)做了從“1”修改為“2”的操作，這時(shí)事務(wù)T2又對(duì)這個(gè)表中插入了一行數(shù)據(jù)項(xiàng)，而這個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)值還是為“1”并且提交給數(shù)據(jù)庫(kù)。而操作事務(wù)T1的用戶如果再查看剛剛修改的數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)還有一行沒(méi)有修改，其實(shí)這行是從事務(wù)T2中添加的，就好像產(chǎn)生幻覺(jué)一樣，這就是發(fā)生了幻讀。

幻讀和不可重復(fù)讀都是讀取了另一條已經(jīng)提交的事務(wù)（這點(diǎn)就臟讀不同），所不同的是不可重復(fù)讀查詢的都是同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，而幻讀針對(duì)的是一批數(shù)據(jù)整體（比如數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)）。

現(xiàn)在來(lái)看看MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)為我們提供的四種隔離級(jí)別：

第1級(jí)別：Read Uncommitted(讀取未提交內(nèi)容)

• 所有事務(wù)都可以看到其他未提交事務(wù)的執(zhí)行結(jié)果
• 本隔離級(jí)別很少用于實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)樗男阅芤膊槐绕渌?jí)別好多少
• 該級(jí)別引發(fā)的問(wèn)題是——臟讀(Dirty Read)：讀取到了未提交的數(shù)據(jù)

#首先，修改隔離級(jí)別
set tx_isolation='READ-UNCOMMITTED';
select @@tx_isolation;
+------------------+
| @@tx_isolation   |
+------------------+
| READ-UNCOMMITTED |
+------------------+

#事務(wù)A：?jiǎn)?dòng)一個(gè)事務(wù)
start transaction;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |    1 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)B：也啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)(那么兩個(gè)事務(wù)交叉了)
       在事務(wù)B中執(zhí)行更新語(yǔ)句，且不提交
start transaction;
update tx set num=10 where id=1;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |   10 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)A：那么這時(shí)候事務(wù)A能看到這個(gè)更新了的數(shù)據(jù)嗎?
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |   10 |   --->可以看到！說(shuō)明我們讀到了事務(wù)B還沒(méi)有提交的數(shù)據(jù)
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)B：事務(wù)B回滾,仍然未提交
rollback;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |    1 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)A：在事務(wù)A里面看到的也是B沒(méi)有提交的數(shù)據(jù)
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |    1 |      --->臟讀意味著我在這個(gè)事務(wù)中(A中)，事務(wù)B雖然沒(méi)有提交，但它任何一條數(shù)據(jù)變化，我都可以看到！
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

第2級(jí)別：Read Committed(讀取提交內(nèi)容)

• 這是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的默認(rèn)隔離級(jí)別（但不是MySQL默認(rèn)的）
• 它滿足了隔離的簡(jiǎn)單定義：一個(gè)事務(wù)只能看見(jiàn)已經(jīng)提交事務(wù)所做的改變
• 這種隔離級(jí)別出現(xiàn)的問(wèn)題是——不可重復(fù)讀(Nonrepeatable Read)：不可重復(fù)讀意味著我們?cè)谕粋€(gè)事務(wù)中執(zhí)行完全相同的select語(yǔ)句時(shí)可能看到不一樣的結(jié)果。

#首先修改隔離級(jí)別
set tx_isolation='read-committed';
select @@tx_isolation;
+----------------+
| @@tx_isolation |
+----------------+
| READ-COMMITTED |
+----------------+

#事務(wù)A：?jiǎn)?dòng)一個(gè)事務(wù)
start transaction;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |    1 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)B：也啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)(那么兩個(gè)事務(wù)交叉了)
       在這事務(wù)中更新數(shù)據(jù)，且未提交
start transaction;
update tx set num=10 where id=1;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |   10 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)A：這個(gè)時(shí)候我們?cè)谑聞?wù)A中能看到數(shù)據(jù)的變化嗎?
select * from tx; --------------->
+------+------+                |
| id   | num  |                |
+------+------+                |
|    1 |    1 |--->并不能看到！  |
|    2 |    2 |                |
|    3 |    3 |                |
+------+------+                |——>相同的select語(yǔ)句，結(jié)果卻不一樣
                                  |
#事務(wù)B：如果提交了事務(wù)B呢?            |
commit;                           |
                                  |
#事務(wù)A:                            |
select * from tx; --------------->
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |   10 |--->因?yàn)槭聞?wù)B已經(jīng)提交了，所以在A中我們看到了數(shù)據(jù)變化
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

第3級(jí)別：Repeatable Read(可重讀)

• 這是MySQL的默認(rèn)事務(wù)隔離級(jí)別
• 它確保同一事務(wù)的多個(gè)實(shí)例在并發(fā)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)看到同樣的數(shù)據(jù)行
• 此級(jí)別可能出現(xiàn)的問(wèn)題——幻讀(Phantom Read)：當(dāng)用戶讀取某一范圍的數(shù)據(jù)行時(shí)，另一個(gè)事務(wù)又在該范圍內(nèi)插入了新行，當(dāng)用戶再讀取該范圍的數(shù)據(jù)行時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有新的“幻影” 行
• InnoDB和Falcon存儲(chǔ)引擎通過(guò)多版本并發(fā)控制(MVCC，Multiversion Concurrency Control)機(jī)制解決了該問(wèn)題

#首先，更改隔離級(jí)別
set tx_isolation='repeatable-read';
select @@tx_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation  |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+

#事務(wù)A：?jiǎn)?dòng)一個(gè)事務(wù)
start transaction;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |    1 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)B：開啟一個(gè)新事務(wù)(那么這兩個(gè)事務(wù)交叉了)
       在事務(wù)B中更新數(shù)據(jù)，并提交
start transaction;
update tx set num=10 where id=1;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |   10 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+
commit;

#事務(wù)A：這時(shí)候即使事務(wù)B已經(jīng)提交了,但A能不能看到數(shù)據(jù)變化？
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |    1 | --->還是看不到的！(這個(gè)級(jí)別2不一樣，也說(shuō)明級(jí)別3解決了不可重復(fù)讀問(wèn)題)
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

#事務(wù)A：只有當(dāng)事務(wù)A也提交了，它才能夠看到數(shù)據(jù)變化
commit;
select * from tx;
+------+------+
| id   | num  |
+------+------+
|    1 |   10 |
|    2 |    2 |
|    3 |    3 |
+------+------+

第4級(jí)別：Serializable(可串行化)

• 這是最高的隔離級(jí)別
• 它通過(guò)強(qiáng)制事務(wù)排序，使之不可能相互沖突，從而解決幻讀問(wèn)題。簡(jiǎn)言之,它是在每個(gè)讀的數(shù)據(jù)行上加上共享鎖。
• 在這個(gè)級(jí)別，可能導(dǎo)致大量的超時(shí)現(xiàn)象和鎖競(jìng)爭(zhēng)

#首先修改隔離界別
set tx_isolation='serializable';
select @@tx_isolation;
+----------------+
| @@tx_isolation |
+----------------+
| SERIALIZABLE   |
+----------------+

#事務(wù)A：開啟一個(gè)新事務(wù)
start transaction;

#事務(wù)B：在A沒(méi)有commit之前，這個(gè)交叉事務(wù)是不能更改數(shù)據(jù)的
start transaction;
insert tx values('4','4');
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction
update tx set num=10 where id=1;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction