目錄前言事務(wù)的定義事務(wù)中的四大特性：ACID小案例ACID原子性一致性隔離性持久性回到案例實(shí)現(xiàn)原理并發(fā)控制日志恢復(fù)事務(wù)的隔離級別一次封鎖鎖/兩段鎖四種隔離級別前置概念臟讀不可重復(fù)讀幻讀隔離級別總結(jié)

前言

事務(wù)（Transaction）是數(shù)據(jù)庫學(xué)習(xí)中非常重要的一種概念，作為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的核心組成，在數(shù)據(jù)安全方面有著非常重要的作用。

事務(wù)在各大數(shù)據(jù)庫中都有非常廣泛的應(yīng)用，并且對于很多業(yè)務(wù)，例如電商、支付，是保證其可以正常運(yùn)行的根基。

本文會(huì)逐步解析數(shù)據(jù)庫事務(wù)的核心特性，以獲得對事務(wù)更深的理解，主要以MySql的InnoDB引擎來講解。

希望對各位有所幫助，覺得不錯(cuò)可以給點(diǎn)個(gè)贊哦～

事務(wù)的定義

事務(wù)是一個(gè)數(shù)據(jù)庫操作序列，由事務(wù)開始與事務(wù)結(jié)束之間執(zhí)行的全部數(shù)據(jù)庫操作組成，這些操作要么全部執(zhí)行，要么全部不執(zhí)行，是一個(gè)不可分割的工作單位。

白話講就是，要么做完，要么別做，做一半了別想跑，你得給把爛攤子收好再走人！

事務(wù)中的四大特性：ACID

小案例

什么是ACID，即：原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔離性(Isolation)、持久性(Durability)

來看一個(gè)銀行轉(zhuǎn)賬的案例簡單體會(huì)一下，然后我們再來詳細(xì)解釋

小明用網(wǎng)銀給小紅轉(zhuǎn)賬100元，在這種交易的過程中，有幾個(gè)問題需要思考

A：如何同時(shí)保證，小明總金額減少100元，小紅總金額增加100元？
C：小明正在轉(zhuǎn)賬時(shí)，小李用小明的卡在ATM提走了全部的錢，小明還能轉(zhuǎn)賬成功嗎？
I：小明正在轉(zhuǎn)賬時(shí)，小李用小明的卡查詢小明的余額，小明的錢少?zèng)]少？
D：如果數(shù)據(jù)庫突然崩潰，保證交易數(shù)據(jù)會(huì)不會(huì)成功保存在數(shù)據(jù)庫中？

ACID

原子性

一個(gè)事務(wù)中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會(huì)結(jié)束在中間某個(gè)環(huán)節(jié)。

事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯(cuò)誤，會(huì)被回滾（Rollback）到事務(wù)開始前的狀態(tài)，就像這個(gè)事務(wù)從來沒有執(zhí)行過一樣。

一致性

事務(wù)的一致性指的是在一個(gè)事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后數(shù)據(jù)庫都必須處于一致性狀態(tài)。

如果事務(wù)成功地完成，那么系統(tǒng)中所有變化將正確地應(yīng)用，系統(tǒng)處于有效狀態(tài)。

如果在事務(wù)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，那么系統(tǒng)中的所有變化將自動(dòng)地回滾，系統(tǒng)返回到原始狀態(tài)。

一致性依賴于原子性和隔離性。

隔離性

指的是在并發(fā)環(huán)境中，當(dāng)不同的事務(wù)同時(shí)操縱相同的數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)事務(wù)都有各自的完整數(shù)據(jù)空間。

由并發(fā)事務(wù)所做的修改必須與任何其他并發(fā)事務(wù)所做的修改隔離。

事務(wù)查看數(shù)據(jù)更新時(shí)，數(shù)據(jù)所處的狀態(tài)要么是另一事務(wù)修改它之前的狀態(tài)，要么是另一事務(wù)修改它之后的狀態(tài)，事務(wù)不會(huì)查看到中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)。

持久性

指的是只要事務(wù)成功結(jié)束，它對數(shù)據(jù)庫所做的更新就必須永久保存下來。

即使發(fā)生系統(tǒng)崩潰，重新啟動(dòng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)后，數(shù)據(jù)庫還能恢復(fù)到事務(wù)成功結(jié)束時(shí)的狀態(tài)。

回到案例

原子性確保了不管交易過程中發(fā)生了什么意外狀況，小明和小紅的金額變動(dòng)要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗
一致性確保錢不會(huì)在系統(tǒng)內(nèi)憑空產(chǎn)生或消失， 所以小明的轉(zhuǎn)賬是會(huì)被退回的
隔離性保證了在事務(wù)提交之前，其他事務(wù)是無法得知其內(nèi)部變化的，所以小李檢查時(shí)錢不會(huì)少
持久性確保如果事務(wù)剛剛提交，數(shù)據(jù)庫就發(fā)生崩潰，執(zhí)行的結(jié)果依然會(huì)保存在數(shù)據(jù)庫中

ACID根本問題，是針對不同的事務(wù)同時(shí)對同一份數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作的。

實(shí)現(xiàn)原理

InnoDB是MySql中唯一支持事務(wù)的存儲(chǔ)引擎，那么它是如何實(shí)現(xiàn)ACID的呢？

主要通過兩門技術(shù)：并發(fā)控制技術(shù)和日志恢復(fù)技術(shù)

并發(fā)控制技術(shù)保證了事務(wù)的隔離性，使數(shù)據(jù)庫的一致性不會(huì)因?yàn)?strong>并發(fā)執(zhí)行的操作被破壞。

日志恢復(fù)技術(shù)保證了事務(wù)的原子性，使一致性、持久性不會(huì)因事務(wù)或系統(tǒng)故障被破壞。

并發(fā)控制

主要就是上鎖，流程如下：

先獲得了鎖，然后才能修改對應(yīng)的數(shù)據(jù)A
事務(wù)完成后釋放鎖，給下一個(gè)要修改數(shù)據(jù)A的事務(wù)
同一時(shí)間，只能有一個(gè)事務(wù)持有數(shù)據(jù)A的互斥鎖
沒有獲取到鎖的事務(wù)，需要等待鎖釋放

日志恢復(fù)

Redo Log：

Redo Log記錄的是新數(shù)據(jù)的備份。在事務(wù)提交前，只要將Redo Log持久化即可，不需要將數(shù)據(jù)持久化。當(dāng)系統(tǒng)崩潰時(shí)，雖然數(shù)據(jù)沒有持久化，但是Redo Log已經(jīng)持久化。系統(tǒng)可以根據(jù)Redo Log的內(nèi)容，將所有數(shù)據(jù)恢復(fù)到最新的狀態(tài)。

Undo Log：

Undo Log是舊數(shù)據(jù)的備份，在操作任何數(shù)據(jù)之前，首先將數(shù)據(jù)備份到Undo Log，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改。如果出現(xiàn)了錯(cuò)誤或者用戶執(zhí)行了回滾語句，系統(tǒng)可以利用Undo Log中的備份將數(shù)據(jù)恢復(fù)到事務(wù)開始之前的狀態(tài)。

事務(wù)的隔離級別

前面提到了，數(shù)據(jù)庫的隔離性是依靠并發(fā)控制來實(shí)現(xiàn)的，也就是通過加鎖來實(shí)現(xiàn)的。

數(shù)據(jù)庫是個(gè)高并發(fā)的應(yīng)用，同一時(shí)間會(huì)有大量的并發(fā)訪問，如果加鎖過度，會(huì)極大的降低并發(fā)處理能力。

所以對于加鎖的處理，就成了數(shù)據(jù)庫的重中之重。

一次封鎖鎖/兩段鎖

一次封鎖法，就是在方法的開始階段，已經(jīng)預(yù)先知道會(huì)用到哪些數(shù)據(jù)，然后全部鎖住，在方法運(yùn)行之后，再全部解鎖。

這種方式是最為熟知和常用的方法，可以有效的避免循環(huán)死鎖。

一次封鎖法在數(shù)據(jù)庫中并不好用，因?yàn)樵谑聞?wù)開始階段，數(shù)據(jù)庫并不知道會(huì)用到哪些數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)庫采用的是兩段鎖，將事務(wù)分成兩個(gè)階段：

加鎖階段：

在對任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀操作之前要申請并獲得S鎖，即共享鎖，其它事務(wù)可以繼續(xù)加共享鎖，但不能加排它鎖。
在進(jìn)行寫操作之前要申請并獲得X鎖，即排它鎖，其它事務(wù)不能再獲得任何鎖。
加鎖不成功，則事務(wù)進(jìn)入等待狀態(tài)，直到加鎖成功才繼續(xù)執(zhí)行。

解鎖階段：當(dāng)事務(wù)釋放了一個(gè)封鎖以后，事務(wù)進(jìn)入解鎖階段，在該階段只能進(jìn)行解鎖操作不能再進(jìn)行加鎖操作。

事務(wù)	加鎖/解鎖處理
begin；
insert into test …..	加insert對應(yīng)的鎖
update test set…	加update對應(yīng)的鎖
delete from test ….	加delete對應(yīng)的鎖
commit;	事務(wù)提交時(shí)，同時(shí)釋放insert、update、delete對應(yīng)的鎖

兩段鎖無法避免死鎖，但是兩段鎖協(xié)議可以保證事務(wù)的并發(fā)調(diào)度是串行化，關(guān)于穿行化后面會(huì)進(jìn)行解釋。

四種隔離級別

隱式事務(wù)，即單條語句。

前置概念

了解隔離級別之前，我們需要先了解三個(gè)概念，臟讀、幻讀、不可重復(fù)讀。

臟讀

所謂臟讀是指一個(gè)事務(wù)中訪問到了另外一個(gè)事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，如圖：

不可重復(fù)讀

一個(gè)事務(wù)讀取同一條記錄2次，得到的結(jié)果不一致，如圖：

幻讀

一個(gè)事務(wù)讀取2次，得到的記錄條數(shù)不一致，如圖：

隔離級別

在數(shù)據(jù)庫操作中，為了有效保證并發(fā)讀取數(shù)據(jù)的正確性，提出的事務(wù)隔離級別。

我們的數(shù)據(jù)庫鎖，也是為了構(gòu)建這些隔離級別存在的。

隔離級別	臟讀（Dirty Read）	不可重復(fù)讀（NonRepeatable Read）	幻讀（Phantom Read）
未提交讀（Read uncommitted）	✅	✅	✅
已提交讀（Read committed）	❌	✅	✅
可重復(fù)讀（Repeatable read）	❌	❌	✅
可串行化（Serializable ）	❌	❌	❌

可重復(fù)讀是InnoDB默認(rèn)級別

總結(jié)

事務(wù)的 ACID 四大基本特性在很大程度上保證了數(shù)據(jù)庫的安全運(yùn)行。

雖然ACID有很多好處，但是也有一些缺點(diǎn)，尤其是隔離性會(huì)對性能有比較大影響，所以在實(shí)際的使用中我們也會(huì)根據(jù)業(yè)務(wù)的需求對隔離性進(jìn)行調(diào)整。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的搞懂什么是数据库事务的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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