快照隔离与数据库事务
发布时间: 2024-01-24 11:01:30 阅读量: 11 订阅数: 13 ![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/col_vip.0fdee7e1.png)
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# 1. 介绍数据库事务与快照隔离
## 1.1 事务的概念和基本特性
数据库事务是指由一系列数据库操作组成的逻辑工作单元,这些操作要么全部成功执行,要么全部不执行。事务具有以下四个基本特性(即ACID特性):
- **原子性(Atomicity)**:事务中的所有操作要么全部成功执行,要么全部回滚,没有中间状态。如果其中一个操作失败,整个事务将被回滚到开始前的状态,不会对数据库产生任何影响。
- **一致性(Consistency)**:事务的执行使数据库从一个一致状态转变到另一个一致状态,即满足数据库的完整性约束条件。
- **隔离性(Isolation)**:事务之间是相互隔离的,一个事务的修改在提交之前对其他事务是不可见的。事务并发执行时,不应该出现数据相互干扰的情况。
- **持久性(Durability)**:一旦事务提交成功,对数据库的修改将持久保存,并且在系统故障或重启后可以恢复。
## 1.2 数据库事务隔离级别概述
数据库事务隔离级别定义了一个事务对于其他事务的可见性和影响范围。常见的隔离级别有以下四种:
- **读未提交(Read Uncommitted)**:事务中的修改可以被其他事务读取,可能导致脏读、不可重复读和幻读的问题。
- **读提交(Read Committed)**:一个事务只能读取其他事务已经提交的数据,可以避免脏读问题,但可能出现不可重复读和幻读的问题。
- **可重复读(Repeatable Read)**:事务执行期间,禁止其他事务对被读取的数据进行修改操作,可以避免脏读和不可重复读问题,但可能出现幻读问题。
- **串行化(Serializable)**:将事务串行执行,可以避免脏读、不可重复读和幻读问题,但牺牲了并发性能。
## 1.3 介绍快照隔离的背景和原理
快照隔离(Snapshot Isolation)是一种比较新的事务隔离级别,它在可重复读隔离级别的基础上解决了幻读问题。快照隔离允许在事务中读取到一致的快照数据,不会受到其他并发事务的修改影响。
快照隔离的实现原理是通过数据库系统在事务开始时创建一个快照(Snapshot),事务中的查询操作只能读取到该快照中的数据,而不受其他事务的修改影响。并发事务的修改操作将被记录在相应的事务日志中,不会对正在执行的事务产生直接影响。
快照隔离的优点是提高了并发性能,降低了锁冲突带来的开销,同时保证了数据的一致性。然而,快照隔离也存在一些问题,如写冲突、幻读和可见性等。在后续章节中将对这些问题进行详细讨论和解决方案的探讨。
# 2. 数据库事务隔离级别详解
### 2.1 读未提交(Read Uncommitted)隔离级别
读未提交是最低级别的隔离级别,它允许一个事务读取到其他未提交事务的变更。这意味着一个事务可以看到其他事务未完成时的脏读数据。
```python
# 示例代码 - 读未提交隔离级别
# 事务1
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE users SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
COMMIT;
# 事务2
BEGIN TRANSACTION;
SELECT balance FROM users WHERE id = 1;
-- 输出结果可能是未提交的脏数据,不可靠
COMMIT;
```
**代码说明:** 上述代码展示了两个事务并发执行的情况。事务1更新了用户表中id为1的用户的余额减去100,但此时并未提交事务。在事务1未提交的情况下,事务2并发执行并读取到了未提交的脏数据,可能导致不可靠的结果。
### 2.2 读提交(Read Committed)隔离级别
读提交是数据库默认的隔离级别。它保证一个事务只能读取到已经提交的其他事务的变更,避免了脏读的问题。但是,读提交隔离级别无法解决幻读的问题。
```java
// 示例代码 - 读提交隔离级别
// 事务1
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);
conn.setAutoCommit(false);
Statement stmt1 = conn.createStatement();
stmt1.executeUpdate("UPDATE products SET quantity = quantity - 10 WHERE id = 1");
conn.commit();
// 事务2
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);
conn.setAutoCommit(false);
Statement stmt2 = conn.createStatement();
ResultSet rs = stmt2.executeQuery("SELECT quantity FROM products WHERE id = 1");
// 事务2只能读取到已提交的结果,保证读的数据是可靠的
while (rs.next()) {
System.out.println(rs.getInt("quantity"));
}
```
**代码说明:** 上述代码展示了两个事务并发执行的情况。事务1更新了产品表中id为1的产品数量减去10,并提交了事务。在事务2中,由于读提交隔离级别的约束,只能读取到已提交的事务1的结果,保证了读取的数据是可靠的。
### 2.3 可重复读(Repeatable Read)隔离级别
可重复读隔离级别保证对同一记录的多次读取结果是一致的,并且解决了读提交隔离级别下的幻读问题。在可重复读隔离级别下,一个事务不会看到其他事务已提交的新插入数据。
```go
// 示例代码 - 可重复读隔离级别
// 事务1
tx1, err := db.BeginTx(ctx, &sql.TxOptions{sql.LevelRepeatableRead})
_, err = tx1.Exec("INSERT INTO orders (id, product_id, quantity) VALUES (1, 1, 5)")
tx1.Commit()
// 事务2
tx2, err := db.BeginTx(ctx, &sql.TxOptions{sql.LevelRepeatableRead})
rows2, err := tx2.Query("SELECT COUNT(*) FROM orders")
// 事务2只能读取到开始时的数据,而看不到事务1插入的新数据
```
**代码说明:** 上述代码展示了两个事务并发执行的情况。事务1插入了一条订单数据,但是在事务2中,由于可重复读隔离级别的约束,事务2只能读取到事务2开始时的数据,无法看到事务1插入的新数据。
### 2.4 串行化(Serializable)隔离级别
串行化隔离级别是最高的隔离级别,它通过对事务加锁实现了串行执行。在此级别下,事务顺序执行,保证了数据的一致性和可靠性,但牺牲了并发性能。
```javascript
// 示例代码 - 串行化隔离级别
// 事务1
START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
COMMIT;
// 事务2
START TRANSACTION;
SELECT balance FROM accounts WHERE id = 1;
//
```
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