一文解决数据库【事务】相关问题

文章目录

前言
一、事务的基本概念
二、ACID 特性
- 1.原子性（Atomicity）
- 2.一致性（Consistency）
- 3.隔离性（Isolation）
- 4.持久性（Durability）
三、事务的操作
- 1.开始事务（BEGIN TRANSACTION）
- 2.提交事务（COMMIT）
- 3.回滚事务（ROLLBACK）
四、事务的隔离级别
- 1.未提交读（Read Uncommitted）
- 2.提交读（Read Committed）
- 3.可重复读（Repeatable Read）
- 4.串行化（Serializable）
五、事务的并发控制机制
- 1.锁机制
- 2.多版本并发控制（MVCC，Multi-Version Concurrency Control）
六、总结

前言

学习事务对于理解数据库的操作和数据的完整性维护非常重要，无论是开发数据库应用程序还是进行数据库管理，都需要深入掌握事务的相关知识。

一、事务的基本概念

事务是一组数据库操作的集合，这些操作要么全部成功执行，要么全部不执行。

如：在银行系统中，从账户A转账到账户B，包括从账户A扣除金额和在账户B增加金额这两个操作。这两个操作应该作为一个整体来执行，不能出现只扣除了金额却没有增加金额或者反之的情况。

二、ACID 特性

A、C、I、D这四个字母各代表一种特性

1.原子性（Atomicity）

原子性要求事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不完成。就像一个不可分割的原子一样。如果在事务执行过程中发生错误，那么已经执行的部分操作会被回滚，就像整个事务从未发生过。

如果没有这一特性，比如在转账时，收款方网络可能一时不佳，没能成功收款，结果转账方钱发过去了，收款方却没拿到。

2.一致性（Consistency）

事务必须使数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。

如：在两个人相互转账的过程中（不考虑额外支出）两个人的总金额应该与原来保持一致。

3.隔离性（Isolation）

多个事务并发执行时，一个事务的执行不能被其他事务干扰。每个事务都应该感觉不到其他事务的存在。

如：一个人在向外转账的同时收款，这两个动作应该互不影响。

4.持久性（Durability）

一旦事务提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的，通过数据库的日志和备份恢复机制来实现。

如：你在收款之后，不能因为你重启了一下应用，就把你之前收的钱退回去了。

三、事务的操作

1.开始事务（BEGIN TRANSACTION）

这是事务的起始标志，这个操作会开启一个新的事务环境，之后的数据库操作都将在这个事务的范围内执行，直到事务被提交或者回滚。

2.提交事务（COMMIT）

当事务中的所有操作都成功完成，并且满足业务规则和数据一致性要求时，使用COMMIT语句来提交事务。提交事务会使事务中对数据库的所有修改永久生效(持久性)。

如：在完成了一次正确的转账操作后，使用COMMIT将转账的修改（扣除和增加金额）保存到数据库中。

3.回滚事务（ROLLBACK）

如果在事务执行过程中出现错误，或者某些操作违反了业务规则、数据一致性等要求，可以使用ROLLBACK语句将事务回滚。回滚会撤销事务中已经执行的所有操作，使数据库恢复到事务开始之前的状态。

如：在转账过程中，如果收款方出现异常，会把钱退还回去，不会把钱吞掉。

四、事务的隔离级别

事务隔离级别是数据库管理系统为了处理多个事务并发执行时可能出现的数据不一致问题而设定的规则。通过设置不同的隔离级别来保证一致性和隔离性。

1.未提交读（Read Uncommitted）

字面意思：可以读其他未提交的事务的数据，这是最低的隔离级别。在这个级别下，一个事务可以读取另一个事务尚未提交的数据。这种情况就好像事务之间的操作是完全透明的，没有任何隔离措施来阻止一个事务查看其他事务正在进行的修改。

缺点：脏读

2.提交读（Read Committed）

字面意思：可以读已提交的事务的数据，比未提交读高一级的隔离级别。在提交读隔离级别下，一个事务只能读取其他事务已经提交的数据。这样就避免了脏读问题，因为事务必须等待其他事务提交修改后才能读取到最新的数据。

缺点：不可重复读

3.可重复读（Repeatable Read）

在可重复读隔离级别下，一个事务在执行期间多次读取同一数据时，其结果是一样的，不会受到其他事务提交修改的影响。这个级别通过某种机制（如在数据库中使用行级锁或版本控制）来确保在一个事务内部，数据的读取是稳定的。

缺点：幻读

4.串行化（Serializable）

这是最高的隔离级别。在串行化隔离级别下，事务会被串行执行，就好像每个事务是在一个单独的环境中依次运行一样。这样完全避免了脏读、不可重复读和幻读等所有并发问题，因为根本不存在事务并发执行的情况。

五、事务的并发控制机制

1.锁机制

共享锁（Shared Lock，S Lock）：也叫读锁。多个事务可以同时对同一数据对象加共享锁，用于只读操作。例如，多个事务都只是查询某条产品信息记录时，可以同时获得该记录的共享锁，互不干扰。但如果有事务已经对该数据对象加了共享锁，其他事务想要加排他锁（用于修改数据）就需要等待共享锁释放后才能进行。

排他锁（Exclusive Lock，X Lock）：当一个事务对某数据对象加排他锁后，只有该事务可以对这个数据对象进行读写操作，其他事务不能再对其加任何锁，直至该排他锁被释放。比如在修改用户账户余额时，要先对账户记录加排他锁，防止其他事务同时修改该余额，保证数据修改的准确性和一致性。

2.多版本并发控制（MVCC，Multi-Version Concurrency Control）

这是一种并发控制的方法，主要用于解决读写冲突问题，在一些数据库系统（如 MySQL 的 InnoDB 引擎）中广泛应用。其核心思想是，数据库为每个数据行维护多个版本，不同事务在读取数据时可以根据一定规则读取相应版本的数据，而不用等待其他事务释放锁。例如，事务 A 在时间点 T1 读取了某数据的一个版本，之后事务 B 修改了该数据并提交，当事务 A 再次读取该数据（在事务 A 未结束期间），它依然能读取到之前 T1 时间点对应的那个版本的数据，避免了不可重复读等问题，提高了并发性能，同时也在一定程度上保证了事务的隔离性。