MongoDB事务与并发控制：保障数据一致性和可用性

# 1. MongoDB事务基础

MongoDB事务是数据库中保证数据一致性的一种机制，它允许应用程序执行一组操作，并确保这些操作要么全部成功，要么全部失败。MongoDB事务基于ACID特性（原子性、一致性、隔离性和持久性），以确保数据完整性和可靠性。

MongoDB事务通过使用多版本并发控制（MVCC）机制来实现，该机制允许并发操作在不互相阻塞的情况下进行。MVCC通过为每个文档维护多个版本来实现，每个版本都有一个时间戳。当事务开始时，它将创建一个快照，该快照包含事务开始时数据库的状态。事务在快照上执行操作，并且只有当事务提交时，这些操作才会应用到数据库中。

# 2. MongoDB事务实现

### 2.1 事务的 ACID 特性

MongoDB事务遵循ACID特性，确保数据操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。

- **原子性（Atomicity）：**事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，不会出现部分成功的情况。
- **一致性（Consistency）：**事务执行前后，数据库必须处于一致状态，满足业务规则和数据完整性约束。
- **隔离性（Isolation）：**并发执行的事务彼此隔离，不会相互影响。
- **持久性（Durability）：**一旦事务提交，其修改将永久存储在数据库中，即使发生系统故障或崩溃。

### 2.2 事务的隔离级别

MongoDB提供四种隔离级别，用于控制事务之间的可见性：

- **读未提交（Read Uncommitted）：**事务可以读取其他事务未提交的数据，存在脏读风险。
- **读已提交（Read Committed）：**事务只能读取已提交的数据，避免了脏读，但存在不可重复读风险。
- **可重复读（Repeatable Read）：**事务在执行期间，其他事务对数据的修改不可见，避免了脏读和不可重复读，但存在幻读风险。
- **串行化（Serializable）：**事务执行时，其他事务被阻塞，保证了最高级别的隔离性，避免了所有并发问题。

### 2.3 事务的并发控制机制

MongoDB使用多版本并发控制（MVCC）机制来管理并发事务。MVCC为每个文档维护多个版本，每个版本都有一个时间戳。当一个事务对文档进行修改时，它会创建一个新版本，而旧版本仍然可见。

MVCC通过以下方式实现并发控制：

- **读操作：**事务读取文档时，它会看到文档的最新已提交版本。
- **写操作：**事务写入文档时，它会创建一个新版本，并标记旧版本为已删除。
- **隔离：**事务通过时间戳隔离，每个事务只能看到在它开始之前提交的版本。

**代码块：**

// 开启事务
const session = client.startSession();

// 在事务中执行读写操作
session.startTransaction({
  readConcern: