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知识点9-数据库系统原理

知识点9-数据库系统原理

作者: 二十二_0cbe | 来源:发表于2019-08-23 11:40 被阅读0次

事务:指的是满足 ACID 特性的一组操作,可以通过 Commit 提交一个事务,也可以使用 Rollback 进行回滚。

1. ACID

  • 原子性
  • 一致性
  • 隔离性
  • 持久性

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2. 四大隔离级别

  • 未提交读:事务中的修改,即使没有提交,对其它事务也是可见的。
  • 提交读:一个事务只能读取已经提交的事务所做的修改。换句话说,一个事务所做的修改在提交之前对其它事务是不可见的。
  • 可重复读:保证在同一个事务中多次读取同样数据的结果是一样的。
  • 可串行化:强制事务串行执行。需要加锁实现,而其它隔离级别通常不需要。
隔离级别 脏读 不可重复读 幻影读
未提交读
提交读 ×
可重复读 × ×
可串行化 × × ×

3. 不可重复读和幻影读原因

脏数据:T1 修改一个数据,T2 随后读取这个数据。如果 T1 撤销了这次修改,那么 T2 读取的数据是脏数据。
不可重复读:T2 读取一个数据,T1 对该数据做了修改。如果 T2 再次读取这个数据,此时读取的结果和第一次读取的结果不同。
幻影读:T1 读取某个范围的数据,T2 在这个范围内插入新的数据,T1 再次读取这个范围的数据,此时读取的结果和和第一次读取的结果不同。
产生并发不一致性问题主要原因是破坏了事务的隔离性,解决方法是通过并发控制来保证隔离性。并发控制可以通过封锁来实现,但是封锁操作需要用户自己控制,相当复杂。数据库管理系统提供了事务的隔离级别,让用户以一种更轻松的方式处理并发一致性问题。

4. 乐观锁和悲观锁

  • 乐观锁:乐观锁顾名思义就是在操作时很乐观,认为操作不会产生并发问题(不会有其他线程对数据进行修改),因此不会上锁。但是在更新时会判断其他线程在这之前有没有对数据进行修改,一般会使用版本号机制或CAS(compare and swap)算法实现。
    简单理解:这里的数据,别想太多,你尽管用,出问题了算我怂,即操作失败后事务回滚、提示。
    1.取出记录时,获取当前version
    2.更新时,带上这个version
    3.执行更新时, set version = newVersion where version = oldVersion
    4.如果version不对,就更新失败。

  • 悲观锁:总是假设最坏的情况,每次取数据时都认为其他线程会修改,所以都会加(悲观)锁。一旦加锁,不同线程同时执行时,只能有一个线程执行,其他的线程在入口处等待,直到锁被释放。
    悲观锁在MySQL、Java有广泛的使用:
    1.MySQL的读锁、写锁、行锁等
    2.Java的synchronized关键字

5. MVCC(多版本并发控制)

多版本并发控制(Multi-Version Concurrency Control, MVCC)是 MySQL 的 InnoDB 存储引擎实现隔离级别的一种具体方式,用于实现提交读和可重复读这两种隔离级别。而未提交读隔离级别总是读取最新的数据行,无需使用 MVCC。可串行化隔离级别需要对所有读取的行都加锁,单纯使用 MVCC 无法实现。

版本号和隐藏的列
  • 系统版本号:是一个递增的数字,每开始一个新的事务,系统版本号就会自动递增。
  • 事务版本号:事务开始时的系统版本号。

MVCC 在每行记录后面都保存着两个隐藏的列,用来存储两个版本号:

  • 创建版本号:指示创建一个数据行的快照时的系统版本号;
  • 删除版本号:如果该快照的删除版本号大于当前事务版本号表示该快照有效,否则表示该快照已经被删除了。

Undo日志:MVCC 使用到的快照存储在 Undo 日志中,该日志通过回滚指针把一个数据行(Record)的所有快照连接起来。

  • SELECT:T 所要读取的数据行快照的创建版本号必须小于等于 T 的版本号(因为如果大于 T 的版本号,那么表示该数据行快照是其它事务的最新修改,因此不能去读取它),并且没有被删除的快照。
  • INSERT:将当前系统版本号作为数据行快照的创建版本号。
  • DELETE:将当前系统版本号作为数据行快照的删除版本号。
  • UPDATE:将当前系统版本号作为更新前的数据行快照的删除版本号,并将当前系统版本号作为更新后的数据行快照的创建版本号。可以理解为先执行 DELETE 后执行 INSERT。
快照读和当前读
  • 快照读:使用 MVCC 读取的是快照中的数据,这样可以减少加锁所带来的开销。
  • 当前读:读取的是最新的数据,需要加锁(S 锁和 X 锁【又称:写锁和读锁、共享锁和排他锁】) 。

6. SQL与NoSQL

  • SQL (Structured Query Language) 数据库,指关系型数据库 - 主要代表:SQL Server,Oracle,MySQL(开源),PostgreSQL(开源)。
  • NoSQL(Not Only SQL)泛指非关系型数据库 - 主要代表:MongoDB,Redis,CouchDB。

详解:NoSQL 还是 SQL ?这一篇讲清楚

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