数据库事务处理实战：事务隔离级别与并发控制

# 1. 数据库事务基础**

数据库事务是一个逻辑操作单元，它保证了数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）。事务的原子性意味着事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败；一致性意味着事务执行前后数据库的状态保持一致；隔离性意味着并发执行的事务不会互相影响；持久性意味着一旦事务提交，其对数据库的修改将永久生效。

事务由以下四个操作组成：

- **开始事务：**标记事务的开始。
- **提交事务：**将事务中的所有修改永久保存到数据库中。
- **回滚事务：**撤销事务中所有未提交的修改。
- **事务控制语句：**用于控制事务执行，例如 BEGIN、COMMIT 和 ROLLBACK。

# 2. 事务隔离级别

事务隔离级别是数据库系统用来控制并发事务之间交互的方式。它定义了事务对其他并发事务可见数据的范围。不同的隔离级别提供了不同的并发性和数据一致性保证。

### 2.1 事务隔离级别概述

数据库系统通常支持以下四种事务隔离级别：

#### 2.1.1 读未提交（Read Uncommitted）

在读未提交隔离级别下，一个事务可以读取另一个事务未提交的数据。这提供了最高的并发性，但可能会导致脏读（读取未提交的数据）和不可重复读（多次读取同一数据得到不同结果）。

#### 2.1.2 读已提交（Read Committed）

在读已提交隔离级别下，一个事务只能读取另一个事务已提交的数据。这消除了脏读，但仍然可能发生不可重复读。

#### 2.1.3 可重复读（Repeatable Read）

在可重复读隔离级别下，一个事务在整个执行过程中看到的都是一个一致的快照。这消除了脏读和不可重复读，但可能发生幻读（读取同一查询条件下新增的数据）。

#### 2.1.4 串行化（Serializable）

在串行化隔离级别下，事务被串行执行，就像没有并发一样。这提供了最高的隔离性，但会严重影响并发性。

### 2.2 事务隔离级别的选择与影响

选择适当的事务隔离级别取决于应用程序的并发性要求和数据一致性需求。

| 隔离级别 | 并发性 | 数据一致性 |
|---|---|---|
| 读未提交 | 最高 | 最低 |
| 读已提交 | 中等 | 中等 |
| 可重复读 | 中等 | 高 |
| 串行化 | 最低 | 最高 |

**代码块：**

# 设置事务隔离级别为读已提交
connection.set_isolation_level(READ_COMMITTED)

# 执行查询
cursor.execute("SELECT * FROM table")

# 提交事务
connection.commit()

**逻辑分析：**

这段代码演示了如何设置事务隔离级别为读已提交。在读已提交隔离级别下，事务只能读取已提交的数据，从而避免了脏读。

**参数说明：**

* `connection`: 数据库连接对象
* `READ_COMMITTED`: 读已提交隔离级别常量

**表格：**

| 事务隔离级别 | 并发性 | 数据一致性 |
|---|---|---|
| 读未提交 | 高 | 低 |
| 读已提交 | 中 | 中 |
| 可重复读 | 中 | 高 |
| 串行化 | 低 | 高 |

**Mermaid 流程图：**

graph LR
subgraph 事务隔离级别
    Read Uncommitted --> Read Committed
    Read Committed --> Repeatable Read
    Repeatable Read --> Serializable
end

**流程图说明：**

流程图展示了事务隔离级别之间的关系。隔离级别从左到右越来越高，并发性越来越低，数据一致性越来越高。

# 3. 并发控制**

并发控制是数据库管理系统中至关重要的一项技术，它旨在协调对共享数据的并发访问，防止数据不一致和丢失。本章将深入探讨并发控制机制，包括锁机制、时间戳机制和乐观并发控制，以及死锁检测与处理。

### 3.1 并发控制机制