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白话数据库事务

白话数据库事务

作者: 小道萧兮 | 来源:发表于2019-11-10 09:39 被阅读0次

    一、数据库事务

    数据库事务 (transaction) 是访问或者操作各种数据项的一个数据库操作序列,这些操作要么全部执行,要么全部不执行,是一个不可分割的工作单位。事务由事务开始与事务结束之间执行的全部数据库操作组成。例如:

    BEGIN TRANSACTION  -- 事务开始
    SQL1
    SQL2
    COMMIT/ROLLBACK   -- 事务提交或回滚
    

    二、事务的特性

    在 MySQL 中只有使用了 Innodb 数据库引擎的表才支持事务。事务处理可以用来维护数据库的完整性,保证成批的 SQL 语句要么全部执行,要么全部不执行。事务用来管理 insert、update、delete 语句。

    一般来说,事务是必须满足4个条件 (ACID):原子性 (Atomicity)、一致性 (Consistency)、隔离性 (Isolation)、持久性 (Durability)。

    原子性:一个事务(transaction)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误,会被回滚(Rollback)到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样。

    一致性:在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则,这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以自发性地完成预定的工作。

    隔离性:数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力,隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别,包括读未提交(Read uncommitted)、读提交(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化(Serializable)。

    持久性:事务处理结束后,对数据的修改就是永久的,即便系统故障也不会丢失。

    三、事务隔离级别

    事务隔离级别是指在并发的情况下,两个或者多个事务应该如何处理数据库中的数据。并发控制技术是实现事务隔离性以及不同隔离级别的关键。

    数据库的隔离级别从低到高分为以下 4 种:

    第一种隔离级别:Read uncommitted (读未提交)

    老板要给程序员发工资,程序员的工资是 3.6 万/月。但是发工资时老板不小心按错了数字,按成 3.9 万/月,该钱已经打到程序员的户口,但是事务还没有提交,就在这时,程序员去查看自己这个月的工资,发现比往常多了 3 千元,以为涨工资了非常高兴。但是老板及时发现了不对,马上回滚差点就提交了的事务,将数字改成 3.6 万再提交。

    分析:实际程序员这个月的工资还是 3.6 万,但是程序员看到的是 3.9 万。他看到的是老板还没提交事务时的数据。这就是脏读

    如果 A 事务正在写数据,其他事务 B 不允许同时写操作,但允许读数据,这样避免了更新丢失,却可能出现脏读,也就是说事务 B 读取到了事务 A 未提交的数据。

    第二种隔离级别:Read committed (读提交)

    程序员拿着信用卡去享受生活(卡里当然是只有 3.6 万),当他买单时(事务开启),收费系统事先检测到他的卡里有 3.6 万,就在这个时候!!程序员的妻子要把钱全部转出充当家用,并提交。当收费系统准备扣款时,再检测卡里的金额,发现已经没钱了(第二次检测金额当然要等待妻子转出金额事务提交完)。程序员就会很郁闷,明明卡里是有钱的…

    分析:这就是读提交,若有事务对数据进行更新(UPDATE)操作时,读操作事务要等待这个更新操作事务提交后才能读取数据,可以解决脏读问题。但在这个事例中,出现了一个事务范围内两个相同的查询却返回了不同数据,这就是不可重复读。

    事务 A 先读取了数据(此时 A 还未提交事务),事务 B 紧接着更新了数据并提交了事务,而事务 A 再次读取该数据时,数据已经发生了改变。也就是说 A 在一个事务中,两次读取同一行数据,发现两次的结果不一致,这就是不可重复读

    第三种隔离级别:Repeatable read (可重复读取)

    程序员拿着信用卡去享受生活(卡里当然是只有 3.6 万),当他买单时(事务开启,不允许其他事务的 Update 修改操作),收费系统事先检测到他的卡里有 3.6 万。这个时候他的妻子不能转出金额了。接下来收费系统就可以扣款了。

    分析:重复读可以解决不可重复读问题。写到这里,应该明白的一点就是,不可重复读对应的是修改,即 Update 操作。但是可能还会有幻读问题。因为幻读问题对应的是插入 Insert 操作。

    可重复读取是指在一个事务内,多次读同一个数据,在这个事务还没结束时,其他事务不能访问该数据(包括读写),这样就可以在同一个事务内两次读到的数据是一样的,因此称为是可重复读隔离级别。

    读取数据的事务将会禁止写事务(但允许读事务),写事务则禁止任何其他事务(包括了读写),这样避免了不可重复读和脏读,但是有时可能会出现幻读

    可重复读解决了更新丢失、脏读、不可重复读、但是还会出现幻读。

    幻读就是事务 A 读取到有 1 条数据,然后事务 B 新插入一条数据,事务 A 再读取时,发现有 2 条数据,就像出现了幻觉一样。

    第四种隔离级别:Serializable (可序化)

    程序员某一天去消费,花了 2 千元,然后他的妻子去查看他今天的消费记录(全表扫描 ,妻子事务开启),看到确实是花了 2 千元,就在这个时候,程序员花了 1 万买了一部电脑,即新增 Insert 了一条消费记录,并提交。当妻子打印程序员的消费记录清单时(妻子事务提交),发现花了 1.2 万元,似乎出现了幻觉,这就是幻读。

    序列化是最高的事务隔离级别,同时代价也是最高的,性能很低,一般很少使用,在该级别下,事务顺序执行,不仅可以避免脏读、不可重复读,还避免了幻读

    解决了更新丢失、脏读、不可重复读、幻读。

    参考事务的四种隔离级别

    四、什么是 MVCC

    MVCC (Multi-Version Concurrency Control) 多版本并发控制。MVCC 是一种并发控制的方法,一般在数据库管理系统中,实现对数据库的并发访问。

    如果有人从数据库中读数据的同时,有另外的人写入数据,有可能读数据的人会看到『半写』或者不一致的数据。有很多种方法来解决这个问题,叫做并发控制方法。

    最简单的方法,通过加锁,让所有的读者等待写者工作完成,但是这样效率会很差。MVCC 使用了一种不同的手段,每个连接到数据库的读者,在某个瞬间看到的是数据库的一个快照,写者写操作造成的变化在写操作完成之前(或者数据库事务提交之前)对于其他的读者来说是不可见的。

    当一个 MVCC 数据库需要更一个一条数据记录的时候,它不会直接用新数据覆盖旧数据,而是将旧数据标记为过时(obsolete)并在别处增加新版本的数据。这样就会有存储多个版本的数据,但是只有一个是最新的。这种方式允许读者读取在他读之前已经存在的数据,即使这些在读的过程中半路被别人修改、删除了,也对先前正在读的用户没有影响。这种多版本的方式避免了填充删除操作在内存和磁盘存储结构造成的空洞的开销,但是需要系统周期性整理(sweep through)以真实删除老的、过时的数据。

    MVCC 提供了时点(point in time)一致性视图。MVCC 并发控制下的读事务一般使用时间戳或者事务 ID 去标记当前读的数据库的状态(版本),读取这个版本的数据。读、写事务相互隔离,不需要加锁。读写并存的时候,写操作会根据目前数据库的状态,创建一个新版本,并发的读则依旧访问旧版本的数据。

    一句话讲,MVCC 就是临时保留多个版本的数据的方式,实现并发控制。

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