事務(wù)隔離

MVCC的實(shí)現(xiàn)方法有兩種：
1.寫新數(shù)據(jù)時，把舊數(shù)據(jù)移到一個單獨(dú)的地方，如回滾段中，其他人讀數(shù)據(jù)時，從回滾段中把舊的數(shù)據(jù)讀出來；
2.寫數(shù)據(jù)時，舊數(shù)據(jù)不刪除，而是把新數(shù)據(jù)插入。
PostgreSQL數(shù)據(jù)庫使用第二種方法，而Oracle數(shù)據(jù)庫和MySQL中的innodb引擎使用的是第一種方法。
與racle數(shù)據(jù)庫和MySQL中的innodb引擎相比較，PostgreSQL的MVCC實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)缺點(diǎn)如下。
優(yōu)點(diǎn)：
1.事務(wù)回滾可以立即完成，無論事務(wù)進(jìn)行了多少操作；
2.數(shù)據(jù)可以進(jìn)行很多更新，不必像Oracle和MySQL的Innodb引擎那樣需要經(jīng)常保證回滾段不會被用完，也不會像oracle數(shù)據(jù)庫那樣經(jīng)常遇到“ORA-1555”錯誤的困擾；
缺點(diǎn)：
1.舊版本數(shù)據(jù)需要清理。PostgreSQL清理舊版本的命令成為Vacuum；
2.舊版本的數(shù)據(jù)會導(dǎo)致查詢更慢一些，因?yàn)榕f版本的數(shù)據(jù)存在于數(shù)據(jù)文件中，查詢時需要掃描更多的數(shù)據(jù)塊。
(本段轉(zhuǎn)自《PostgreSQL修煉之道》)

各個級別不希望發(fā)生的現(xiàn)象是

• 臟讀（dirty reads）
  一個事務(wù)讀取了另一個未提交的并行事務(wù)寫的數(shù)據(jù)。

• 不可重復(fù)讀（non-repeatable reads）
  一個事務(wù)重新讀取前面讀取過的數(shù)據(jù)， 發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)已經(jīng)被另一個已提交的事務(wù)修改過。

• 幻讀（phantom read）
  當(dāng)前事務(wù)中重復(fù)執(zhí)行相同的查詢,返回的記錄數(shù)因另一個事物插入或刪除而得到不同的結(jié)果

會看到新插入的那條數(shù)據(jù)會被更新

標(biāo)準(zhǔn)SQL事務(wù)隔離級別

事務(wù)隔離級別

在PostgreSQL里，你可以請求四種可能的事務(wù)隔離級別中的任意一種。
但是在內(nèi)部， 實(shí)際上只有三種獨(dú)立的隔離級別，分別對應(yīng)讀已提交，可重復(fù)讀和可串行化。
如果你選擇了讀未提交的級別， 實(shí)際上你用的是讀已提交，
在Postgre的重復(fù)讀下，幻讀是不可能的， 所以實(shí)際的隔離級別可能比你選擇的更嚴(yán)格。

• 讀未提交 Read Uncommitted
  另一個事務(wù)中只要更新的記錄(不需要等到提交)， 當(dāng)前事務(wù)就會讀取到更新的數(shù)據(jù) (臟讀)

• 讀已提交 Read Committed
  讀已提交是PostgreSQL里的缺省隔離級別。
  當(dāng)一個事務(wù)運(yùn)行在這個隔離級別時， SELECT查詢(沒有FOR UPDATE/SHARE子句)只能看到其它事務(wù)已提交的數(shù)據(jù)。
  實(shí)際上，SELECT 查詢看到一個在查詢開始運(yùn)行的瞬間該數(shù)據(jù)庫的一個快照。 不過，SELECT看得見其自身所在事務(wù)中之前的更新的執(zhí)行結(jié)果，即使它們尚未提交。
  請注意， 在同一個事務(wù)里兩個相鄰的SELECT命令可能看到不同的快照，因?yàn)槠渌聞?wù)會坑你在兩個SELECT執(zhí)行期間提交。
  不會出現(xiàn)可臟讀，但是不可重復(fù)讀

• 可重復(fù)讀 Repeatable Read
  即使數(shù)據(jù)被其他事物修改， 當(dāng)前事務(wù)也不會讀取到新的數(shù)據(jù)
  重復(fù)讀事務(wù)中的查詢看到的是事務(wù)開始時的快照， 而不是該事務(wù)內(nèi)部當(dāng)前查詢開始時的快照，這樣， 同一個事務(wù)內(nèi)部后面的SELECT命令總是看到同樣的數(shù)據(jù)，
  也就是說，它們看不到 它們自身事務(wù)開始之后提交的其他事務(wù)所做出的改變。
  不會出現(xiàn)可臟讀, 可重復(fù)讀, 可以幻讀

• 可串行化 Serializable
  可串行化級別提供最嚴(yán)格的事務(wù)隔離。這個級別為所有已提交事務(wù)模擬串行的事務(wù)執(zhí)行， 就好像事務(wù)將被一個接著一個那樣串行(而不是并行)的執(zhí)行。
  不過，正如可重復(fù)讀隔離級別一樣， 使用這個級別的應(yīng)用必須準(zhǔn)備在串行化失敗的時候重新啟動事務(wù)。
  事實(shí)上，該隔離級別和可重復(fù)讀希望的完全一樣， 它只是監(jiān)視這些條件，以所有事務(wù)的可能的序列不一致的（一次一個）的方式執(zhí)行并行的可串行化事務(wù)執(zhí)行的行為。
  這種監(jiān)測不引入任何阻止可重復(fù)讀出現(xiàn)的行為，但有一些開銷的監(jiān)測，檢測條件這可能會導(dǎo)致串行化異常 將觸發(fā)串行化失敗。

讀已提交(Read Committed Isolation Level)

不可重復(fù)讀

ActiveRecord::Base.isolation_level(:read_committed) do
   Foo.transaction do
        print Foo.first.bar # 1
        sleep(10) # 在此期間, 其它事務(wù)更新了Foo#bar
        print Foo.first.bar # 2
    end
end

可重復(fù)讀(Repeatable Read Isolation Level)

可重復(fù)讀

ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
        print Foo.first.bar # 1
        sleep(10) # 在此期間, 其它事務(wù)更新了Foo#bar
        print Foo.first.bar # 1
    end
end

該級別的應(yīng)用必須準(zhǔn)備好重試事務(wù),因?yàn)榭赡軙l(fā)生串行化失敗。
下面這種情況事務(wù)T2會發(fā)生串行化失敗

# 事務(wù)T1
ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
      print Foo.where(id: 1).update_all(bar: 11)
      print Foo.find(1).bar
      sleep 5
    end
end

# 事務(wù)T2
ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
      print Foo.where(id: 1).update_all(bar: 12)
      print Foo.find(1).bar
    end
end

下面這種情況事務(wù)T2不會發(fā)生串行化失敗

# 事務(wù)T1
ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
      print Foo.where(id: 1).update_all(bar: 11)
      print Foo.find(1).bar
      sleep 5
    end
end

# 事務(wù)T2
ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
      sleep 6
      print Foo.where(id: 1).update_all(bar: 12)
      print Foo.find(1).bar
    end
end

在Postgre的重復(fù)讀下，幻讀是不可能的

但是測試的時候發(fā)現(xiàn)這種狀況

# 事務(wù)T1
ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
       Foo.create!(bar: 2)
       sleep 5
    end
end

# 事務(wù)T2
ActiveRecord::Base.isolation_level(:repeatable_read) do
   Foo.transaction do
      print Foo.where(bar: 2).count # 1
      sleep 10
      print Foo.where(bar: 2).count # 2
      Foo.where(bar: 2).update_all(bar: 1) # 2
    end
end

可串行化(Serializable Isolation Level)

可重復(fù)讀下不會發(fā)生的串行化失敗在可串行化會失敗
下面這種情況事務(wù)T2會發(fā)生串行化失敗

# 事務(wù)T1
ActiveRecord::Base.isolation_level(:serializable) do
   Foo.transaction do
      print Foo.where(id: 1).update_all(bar: 11)
      print Foo.find(1).bar
      sleep 5
    end
end

# 事務(wù)T2
ActiveRecord::Base.isolation_level(:serializable) do
   Foo.transaction do
      sleep 6
      print Foo.where(id: 1).update_all(bar: 12)
      print Foo.find(1).bar
    end
end

多個事務(wù)并發(fā)時可能遇到的問題

• Lost Update 更新丟失

  • 第一類更新丟失，回滾覆蓋：撤消一個事務(wù)時，在該事務(wù)內(nèi)的寫操作要回滾，把其它已提交的事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)覆蓋了。
  • 第二類更新丟失，提交覆蓋：提交一個事務(wù)時，寫操作依賴于事務(wù)內(nèi)讀到的數(shù)據(jù)，讀發(fā)生在其他事務(wù)提交前，寫發(fā)生在其他事務(wù)提交后，把其他已提交的事務(wù)寫入的數(shù)據(jù)覆蓋了。這是不可重復(fù)讀的特例。

• Non-Repeatable Read 不可重復(fù)讀：一個事務(wù)中兩次讀同一行數(shù)據(jù)，可是這兩次讀到的數(shù)據(jù)不一樣。

• Phantom Read 幻讀：一個事務(wù)中兩次查詢，但第二次查詢比第一次查詢多了或少了幾行或幾列數(shù)據(jù)。

回滾覆蓋

這種更新丟失在pg的隔離級別下是不會發(fā)生的

提交覆蓋

不做并發(fā)控制的前提下， 讀已提交隔離級別下很容易發(fā)生更新丟失的問題,
可重復(fù)讀, 可串行化 可以避免更新丟失的問題
比如下面這段代碼

# 事務(wù)T1
Foo.transaction do
  Foo = Foo.find(1)
  Foo.bar = Foo.bar + 10
  sleep 5
  Foo.save
end

# 事務(wù)T2
Foo.transaction do
  Foo = Foo.find(1)
  Foo.bar = Foo.bar + 5
  Foo.save
end

在讀已提交隔離級別下可以通過鎖來防止更新丟失

• 拿掉代碼中的臨時變量

# 事務(wù)T1
Foo.transaction do
  Foo = Foo.find(1)
  Foo.increment!(:bar, 10)
  sleep 5
  Foo.increment!(:bar, 10)
end

# 事務(wù)T2
Foo.transaction do
  Foo = Foo.find(1)
  Foo.increment!(:bar, 10)
end

• 鎖

# 事務(wù)T1
Foo = Foo.find(1)
Foo.with_lock do
    Foo.bar = Foo.bar + 10
    Foo.save(validate: false)
    sleep 10
    Foo.bar = Foo.bar + 10
    Foo.save(validate: false)
end 

# 事務(wù)T1
Foo = Foo.find(1)
Foo.with_lock do
  Foo.bar = Foo.bar + 10
  Foo.save(validate: false)
end 

• 樂觀鎖

tip

• combine query

# bad
unless rerord.approved?
    # balabala # 多個thread可能同時到達(dá)這里
    rerord.update(approved: true)
end # 并發(fā)下會導(dǎo)致一些問題

# better
update_count = Rerord.where(id: id, approved: false).update_all(approved: true)
# 根據(jù)上面的理論 并發(fā)下 不會導(dǎo)致某個record會被重復(fù)更新
if update_count == 1
    # balabala
end

參考: https://www.postgresql.org/docs/9.5/static/transaction-iso.html