白话事务

一、概述

事务是一系列的动作（狭义上的事务特指数据库读写事务），它们综合在一起才是一个完整的工作单元，这些动作要么全部完成，要么全部失败。（如果有一个失败的话，那么事务就会回滚到最开始的状态）

事务概述

二、特性（ACID）

原子性（Atomicity），事务必须是一个原子的操作序列单元，一次事务只允许存在两种状态，全部成功或全部失败，任何一个操作失败都将导致整个事务失败

一致性（Consistency），事务的执行不能破坏系统数据的完整性和一致性，如果未完成的事务对系统数据的修改有一部分已经写入物理数据库，这时系统数据就处于不一致状态

隔离性（Isolation），在并发环境中，不同的事务操作相同的数据时，相互隔离不能相互干扰（由锁机制来实现）

持久性（Durability），事务一旦提交，对系统数据的变更就应该是永久的，必须被永久保存下来，即使服务器宕机了，只要数据库能够重新启动，就一定能够恢复到事务成功结束时的状态

三、事务并发处理问题

如果没有锁定且多个用户同时访问一个数据库，则当他们的事务同时使用相同的数据时可能会发生问题。由于并发操作带来的数据不一致性包括：丢失数据修改、读”脏”数据（脏读）、不可重复读、产生幽灵数据。

举个栗子：

数据库记录

3.1 丢失数据

a：第一类丢失更新(lost update)

在完全未隔离事务的情况下，两个事物更新同一条数据资源，某一事物异常终止，回滚造成第一个完成的更新也同时丢失。

回滚丢失

b：第二类丢失更新(second lost updates)

不可重复读的特殊情况，如果两个事务都读取同一行，然后两个都进行写操作，并提交，第一个事务所做的改变就会丢失。

覆盖丢失

3.2 数据错误

a：脏读(dirty read)

如果第二个事务查询到第一个事务还未提交的更新数据，形成脏读

事务没提交，提前读取

b：虚读(phantom read)

一个事务执行两次查询，第二次结果集包含第一次中没有或者某些行已被删除，造成两次结果不一致，只是另一个事务在这两次查询中间插入或者删除了数据造成的

虚读

c：不可重复读(unrepeated read)

一个事务两次读取同一行数据，结果得到不同状态结果，如中间正好另一个事务更新了该数据，两次结果相异，不可信任

不可重复读

四、事务并发处理方案

解决并发问题的途径是什么?

答案是：采取有效的隔离机制。

怎样实现事务的隔离呢？

答案是：隔离机制的实现必须使用锁

数据库系统提供四种事务隔离级别：

未提交读（READ UNCOMMITTED ）

最低隔离级别，一个事务能读取到别的事务未提交的更新数据，很不安全，可能出现丢失更新、脏读、不可重复读、幻读；

提交读（READ COMMITTED）

一个事务能读取到别的事务提交的更新数据，不能看到未提交的更新数据，不会出现丢失更新、脏读，但可能出现不可重复读、幻读；

可重复读（REPEATABLE READ）

保证同一事务中先后执行的多次查询将返回同一结果，不受其他事务影响，不可能出现丢失更新、脏读、不可重复读，但可能出现幻读；

序列化（SERIALIZABLE）

最高隔离级别，不允许事务并发执行，而必须串行化执行，最安全，不可能出现更新、脏读、不可重复读、幻读，但是效率最低。

四种事务隔离级别

一般推荐使用REPEATABLE READ级别保证数据的读一致性。对于幻读的问题，可以通过加锁来防止

隔离与并发关系图

MySQL支持这四种事务等级，默认事务隔离级别是REPEATABLE READ。

五、锁

5.1 乐观锁(Optimistic Lock)和悲观锁(Pessimistic Lock)

最重要的分类就是乐观锁(Optimistic Lock)和悲观锁(Pessimistic Lock)

乐观锁：顾名思义就是非常乐观，非常相信真善美，每次去读数据都认为其它事务没有在写数据，所以就不上锁，快乐的读取数据，而只在提交数据的时候判断其它事务是否搞过这个数据了，如果搞过就rollback。乐观锁相当于一种检测冲突的手段，可通过为记录添加版本或添加时间戳来实现。

悲观锁：对其它事务抱有保守的态度，每次去读数据都认为其它事务想要作祟，所以每次读数据的时候都会上锁，直到取出数据。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现，以保证操作最大程度的独占性，但随之而来的是各种开销。悲观锁相当于一种避免冲突的手段。

备注：如果并发量不大，或数据冲突的后果不严重，则可以使用乐观锁；而如果并发量大或数据冲突后果比较严重（对用户不友好），那么就使用悲观锁。

5.2 分共享锁（S锁，Shared Lock）和排他锁（X锁，Exclusive Lock）

从读写角度，分共享锁（S锁，Shared Lock）和排他锁（X锁，Exclusive Lock），也叫读锁（Read Lock）和写锁（Write Lock）。

备注：持有S锁的事务只读不可写。如果事务A对数据D加上S锁后，其它事务只能对D加上S锁而不能加X锁。持有X锁的事务可读可写。如果事务A对数据D加上X锁后，其它事务不能再对D加锁，直到A对D的锁解除。

5.3 表级锁（Table Lock）和行级锁（Row Lock）

从锁的粒度角度，主要分为表级锁（Table Lock）和行级锁（Row Lock）。

表级锁将整个表加锁，性能开销最小

用户可以同时进行读操作。当一个用户对表进行写操作时，用户可以获得一个写锁，写锁禁止其他的用户读写操作。写锁比读锁的优先级更高，即使有读操作已排在队列中，一个被申请的写锁仍可以排在所队列的前列。

行级锁仅对指定的记录进行加锁

这样其它进程可以对同一个表中的其它记录进行读写操作。行级锁粒度最小，开销大，能够支持高并发，可能会出现死锁。

MySQL的MyISAM引擎使用表级锁，而InnoDB支持表级锁和行级锁，默认是行级锁。

5.4 三级锁协议

三级加锁协议是为了保证正确的事务并发操作，事务在读、写数据库对象是需要遵循的加锁规则。

一级封锁协议：事务T在修改数据R之前必须对它加X锁，直到事务结束方可释放。而若事务T只是读数据，不进行修改，则不需加锁，因此一级加锁协议下可能会出现脏读和不可重复读。

二级加锁协议：在一级加锁协议的基础上，加上这样一条规则——事务T在读取数据R之前必须对它加S锁，直到读取完毕以后释放。二级加锁协议下可能会出现不可重复读。

三级加锁协议：在一级加锁协议的基础上，加上这样一条规则——事务T在读取数据R之前必须对它加S锁，直到事务结束方可释放。三级加锁协议避免了脏读和不可重复读的问题

六、参考资料

1、https://www.jianshu.com/p/05b70834dafe