6.3 隔離級(jí)別

隔離級(jí)別解決的是，多個(gè)事務(wù)訪問同一數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)的不一致的一系列問題。

6.3.1 數(shù)據(jù)庫事務(wù)的知識(shí)

數(shù)據(jù)庫事務(wù)具有以下4個(gè)基本特征：也就是著名的 ACID。

Atomic（原子性）：事務(wù)中包含的操作被看作一個(gè)整體的業(yè)務(wù)單元，這個(gè)業(yè)務(wù)單元的所有操作要么全部成功，要么全部失敗，不會(huì)出現(xiàn)部分成功、部分失敗的場(chǎng)景。

Consistency（一致性）：事務(wù)在完成時(shí)，必須使所有的數(shù)據(jù)都保持在一直的狀態(tài)，在數(shù)據(jù)庫中所有的修改都是基于事物的，保證了數(shù)據(jù)的完整性。

Isolation（隔離性）：多個(gè)應(yīng)用程序同時(shí)訪問同一數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)庫同樣的數(shù)據(jù)就會(huì)在不同事務(wù)中被訪問，這樣就會(huì)產(chǎn)生丟失更新。為了壓制丟失更新的產(chǎn)生，數(shù)據(jù)庫定義了隔離級(jí)別的概念，通過它的選擇，可以在不同程度上壓制丟失更新的發(fā)生。因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)的應(yīng)用常常是面對(duì)高并發(fā)的場(chǎng)景，所以隔離性是需要掌握的重點(diǎn)內(nèi)容。

Durability（持久性）：事務(wù)結(jié)束后，所有數(shù)據(jù)都會(huì)固化到一個(gè)地方，如保存在磁盤中，即使斷電重啟后也可以提供給應(yīng)用程序訪問。

第一類丟失更新

一個(gè)事物回滾另外一個(gè)事務(wù)提交而引發(fā)的數(shù)據(jù)不一致的情況，我們稱之為第一類丟失更新。

發(fā)生原因兩個(gè)事務(wù)是獨(dú)立的，都從相同的數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，彼此之間沒有相互約束，就會(huì)造成訪問修改相同的數(shù)據(jù)出錯(cuò)。如下場(chǎng)景。

時(shí)刻事務(wù)1事務(wù)2

T1	初始庫存100	初始庫存100
T2	扣減庫存，剩余99
T3		扣減庫存，剩余99
T4		提交事務(wù)，庫存變?yōu)?9
T5	回滾事務(wù)，庫存100

不過現(xiàn)今，這種情況已經(jīng)沒有討論價(jià)值了，因?yàn)槟壳爸髁鞯臄?shù)據(jù)庫都已經(jīng)克服了第一類丟失更新問題。

第二類丟失更新

多個(gè)事務(wù)都提交引發(fā)的丟失更新被稱之為第二類丟失更新。

解決第二類丟失更新的原則就是，事務(wù)之間不再是相互獨(dú)立的，而是彼此之間的是有約束的，按約束等級(jí)不同，能解決的更新丟失的級(jí)別也會(huì)越高，最高級(jí)別的約束會(huì)完全防止丟失更新，但是付出的代價(jià)的就是性能的下降，所以要合理使用隔離級(jí)別。

6.3.2 詳解隔離級(jí)別

為了壓制丟失更新，我們需要使用隔離級(jí)別。隔離級(jí)別有四個(gè)：未提交讀、讀寫提交、可重復(fù)讀、串行化（按照由低到高的級(jí)別進(jìn)行的排序）。

未提交讀

級(jí)別：1

含義：允許一個(gè)事務(wù)去讀取另一個(gè)事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，造成的結(jié)果是：臟讀。一個(gè)場(chǎng)景如下。

時(shí)刻事務(wù)一事務(wù)二備注

T1			商品庫存初始化為2
T2	讀取庫存為2
T3	扣減庫存		庫存為1
T4		扣減庫存	庫存為0，讀取事務(wù)一未提交的庫存數(shù)據(jù)1，扣減之后為0
T5		提交事務(wù)	庫存保存0
T6	回滾事務(wù)		因?yàn)榈谝活悂G失更新已經(jīng)克服，所以不會(huì)回滾事務(wù)為2，庫存為0，結(jié)果錯(cuò)誤。

臟讀是比較危險(xiǎn)的隔離級(jí)別（由上表也可以看到，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了錯(cuò)誤），所以實(shí)際中一般不用這個(gè)隔離級(jí)別。

讀寫提交

級(jí)別：2

含義：一個(gè)事務(wù)只能讀取另外一個(gè)事務(wù)已經(jīng)提交了的數(shù)據(jù)，不能讀取未提交的數(shù)據(jù)。

克服臟讀：

時(shí)刻事務(wù)一事務(wù)二備注

T1			商品庫存初始化為2
T2	讀取庫存為2
T3	扣減庫存		庫存為1
T4		扣減庫存	庫存為1，讀取不到事務(wù)1未提交的庫存數(shù)據(jù)，只能獲得從數(shù)據(jù)庫讀到的2
T5		提交事務(wù)	庫存保存為1
T6	回滾事務(wù)		因?yàn)榈谝活悂G失更新已經(jīng)克服，所以不會(huì)回滾事務(wù)為2，庫存為1（就是事務(wù)二的操作結(jié)果），結(jié)果正確。

可以看到上面已經(jīng)克服了臟讀，但是讀寫提交，會(huì)發(fā)生不可重復(fù)讀的情況，如下。

不可重復(fù)讀：

時(shí)刻事務(wù)一事務(wù)二備注

T1			商品庫存初始化為1
T2	讀取庫存為1
T3	扣減庫存		事務(wù)一未提交
T4		讀取庫存為1	事務(wù)二不能讀取事務(wù)一未提交的0，所以只能讀取數(shù)據(jù)庫中的1，認(rèn)為可扣減
T5	提交事務(wù)		事務(wù)一提交之后庫存變?yōu)?，但是此時(shí)事務(wù)二還以為庫存為1
T6		扣減庫存	失敗，因?yàn)榇藭r(shí)庫存為0，無法扣減.（可以看出扣減操作，不是扣減的讀取到的臨時(shí)值，而是操作的數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的地址），數(shù)據(jù)正確。

這種情況叫做不可重復(fù)度，但是可以看到雖然事務(wù)二的操作失敗了，但是數(shù)據(jù)本身是正確的。產(chǎn)生的原因本質(zhì)還是數(shù)據(jù)不同步而已。

可重復(fù)讀

級(jí)別：3

含義：就是當(dāng)其中一個(gè)事務(wù)在操作與自己要操作的相同數(shù)據(jù)的時(shí)候，由于加鎖的緣故自己不被允許的讀取該數(shù)據(jù)，所以可以等一會(huì)再嘗試讀取，這就叫做可重復(fù)讀。解決了讀寫提交中的不可重復(fù)讀的情況。

克服不可重復(fù)度：

時(shí)間事務(wù)一事務(wù)二備注

T0			商品初始化為1
T1	讀取庫存1
T2	扣減庫存		事務(wù)1未提交
T3		嘗試讀取庫存	不允許讀，等待事務(wù)1的提交
T4	提交事務(wù)		庫存變?yōu)?
T5		讀取庫存	庫存為0，無法扣減

可以看到，其實(shí)就是對(duì)多個(gè)事務(wù)操作相同的數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)該數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，同一時(shí)刻只有先到的事務(wù)才能操作數(shù)據(jù)（讀寫）。但是這個(gè)級(jí)別也并不是完美的，其還會(huì)產(chǎn)生幻讀，如下：

幻讀：

時(shí)間事務(wù)一事務(wù)二備注

T0	讀取庫存50件		商品庫存初始化為100，現(xiàn)在已經(jīng)銷售50筆，庫存50筆
T1		查詢交易記錄，50筆
T2	扣減庫存
T3	插入1筆交易記錄
T4	提交事務(wù)		庫存49件，交易記錄51件
T5		打印交易記錄，51筆	這里與查詢不一致，在事務(wù)2看來有1筆是虛幻的，與之前查詢的不一致。

這里的筆數(shù)不是數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的值，而是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，商品庫存則是數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)的值，這一點(diǎn)時(shí)要注意的。也就是說幻讀不是針對(duì)一條數(shù)據(jù)庫記錄而言的，而是多條記錄，例如，這51筆交易比數(shù)就是多條數(shù)據(jù)庫記錄統(tǒng)計(jì)出來的。而可重復(fù)度是針對(duì)數(shù)據(jù)庫的但一條記錄，例如，商品的庫存是以數(shù)據(jù)庫里面的一條記錄存儲(chǔ)的，他可以產(chǎn)生可重復(fù)度，而不能產(chǎn)生幻讀。

串行化

級(jí)別：4（也就是最高級(jí)別）

含義：就是要求所有的 SQL 都按照順序執(zhí)行，這樣就可以克服上述隔離級(jí)別出現(xiàn)的各種問題，所以他能夠完全保證數(shù)據(jù)的一致性。但是這樣就會(huì)使性能嚴(yán)重下降。

使用合理的隔離級(jí)別

隔離級(jí)別和可能發(fā)生的現(xiàn)象

項(xiàng)目類型臟讀不可重復(fù)讀幻讀

未提交讀	√	√	√
讀寫提交	X	√	√
可重復(fù)度	X	X	√
串行化	X	X	X

在現(xiàn)實(shí)中一般而言，選擇隔離級(jí)別會(huì)議讀寫提交為主，它能夠防止臟讀，而不可避免不可重復(fù)讀和幻讀。為了克服數(shù)據(jù)不一致和性能問題，程序開發(fā)者還設(shè)計(jì)了樂觀鎖，甚至不再使用數(shù)據(jù)庫而使用其他手段。例如，使用 Redis 作為數(shù)據(jù)載體。

對(duì)于隔離級(jí)別，不同的數(shù)據(jù)庫至此也是不一樣的。例如，Oracle 只能支持讀寫提交和串行化，而 MySQL 則支持上述四種，對(duì)于 Oracle 默認(rèn)的隔離級(jí)別為讀寫提交，MySQL 則是可重復(fù)讀，這些需要根據(jù)具體數(shù)據(jù)庫來做決定。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的数据库隔离级别详解的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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