事务隔离级别

Posted 2023-03-10

事务隔离级别：了解数据库事务的最重要因素

事务是数据库管理系统（DBMS）中一个重要的概念，它能够确保数据库操作的完整性和一致性。然而，如果多个事务同时运行并试图访问同一个数据，即想同时保证并发性和一致性，就会出现一些问题。为了解决这些问题，数据库引入了事务隔离级别。本文将讨论事务并发会引起什么问题、事务隔离级别的概念、各种级别的区别，以及如何在实际开发中正确使用它们。

事务并发会出现什么问题

事务的并发主要会引起以下三种问题：脏读，不可重复读，幻读

脏读是指在多个并发执行的事务中，一个事务读取了另一个事务未提交的数据。这种读取操作称为“脏读”，因为读取到的数据可能是不一致或不正确的，这可能会导致数据的丢失和混乱。

假设有两个银行账户A和B，初始余额都为1000元。现在有两个并发的事务：事务1要从账户A中转账200元到账户B中，事务2要将账户A的余额增加100元。如果事务2在事务1执行完转账操作之前完成，那么事务2读取到的账户A余额为1100元，但实际上账户A的余额已经被事务1修改为了800元，这就是脏读的一种情况。

不可重复读（Non-Repeatable Read）是指在数据库事务并发执行的过程中，一个事务在读取同一行数据的过程中，由于其他事务的修改，导致读取的结果发生了不一致的现象。

假设数据库中有一张账户表，账户A的余额为1000元，现在有两个事务同时进行：

• 事务A执行以下操作：将账户A的余额增加100元
• 事务B执行以下操作：查询账户A的余额

如果事务B在事务A执行增加操作之前执行查询操作，那么事务B读取到的账户A的余额为1000元。但是，如果在事务B查询操作期间，事务A执行了增加操作，那么事务B再次查询账户A的余额时，读取到的值就会变成1100元，因此在事务B中读取同一行数据的结果是不一致的。这种不可重复读的现象通常是由于并发事务之间的数据竞争所引起的。

幻读（Phantom Read）是指在数据库事务并发执行的过程中，一个事务在读取一组数据的过程中，由于其他事务插入了新的符合条件的数据，导致读取的结果集合发生了不一致的现象。

假设数据库中有一个订单表，订单状态为"待处理"的订单有3条，现在有两个事务同时进行：

• 事务A执行以下操作：将订单状态为"待处理"的订单全部修改为"处理中"
• 事务B执行以下操作：查询订单状态为"待处理"的订单数量

如果事务B在事务A执行修改操作之前执行查询操作，那么事务B读取到的订单数量为3。但是，如果在事务B查询操作期间，事务A执行了修改操作，并将其中两条订单的状态修改为"处理中"，那么事务B再次查询订单状态为"待处理"的订单数量时，读取到的值就会变成1，因此在事务B中读取一组数据的结果集合是不一致的。幻读通常发生在事务对数据的读写操作中。

什么是事务隔离级别

事务隔离级别是一个数据库管理系统（DBMS）中的概念，它指定了多个事务在同时执行时，对彼此之间的可见性和影响的限制程度。隔离级别越高，各个事务之间的互相干扰就越少。隔离级别的概念最早是由IBM的研究员定义的，现在被广泛应用于各种DBMS。

事务隔离级别的种类

未提交读（Read Uncommitted）

未提交读是最低级别的事务隔离级别。它允许一个事务读取其他事务未提交的修改。这可能会导致脏读，即读取到不一致的数据。未提交读是最少限制的级别，因此在并发读写较少的情况下，可以提高并发性能。但是，在高并发的情况下，会带来许多问题，包括脏读和不可重复读。

提交读（Read Committed）

提交读是大多数DBMS默认的事务隔离级别。它保证一个事务只能读取其他已经提交的事务所做的修改。这消除了脏读的可能性，但是可能会导致不可重复读。不可重复读是指在同一个事务内，由于其他事务提交了修改，导致读取到了不同的数据。

可重复读（Repeatable Read）

可重复读是比提交读更高级的事务隔离级别。在可重复读级别下，一个事务在执行期间读取的所有数据都是一致的。即使其他事务已经提交了修改，该事务读取的数据也不会改变。这避免了不可重复读的问题，但是可能会导致幻读。幻读是指在同一个事务内，由于其他事务提交了插入或删除操作，导致读取到了不同的行数。

序列化（Serializable）

序列化是最高级别的事务隔离级别。它确保并发事务的执行结果与将它们串行执行的结果相同。序列化级别为每个事务提供了完全的隔离，可以解决所有并发问题，但是会显著影响性能。这是因为它会在事务之间引入强制性的顺序，从而导致了更少的并发性。

如何选择合适的事务隔离级别

选择合适的事务隔离级别通常需要考虑多个因素，例如数据的一致性和可靠性，以及系统的性能和并发性。在高并发的情况下，较高的隔离级别会带来更多的开销和更低的性能。因此，在实际应用中，应该根据应用程序的特点和需求来选择合适的隔离级别。

--设置隔离级别为读未提交
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

--设置隔离级别为读已提交
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

--设置隔离级别为可重复读
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

--设置隔离级别为串行化
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

如何在实际开发中正确使用事务隔离级别

在实际开发中，使用事务隔离级别需要注意以下几点：

1. 在高并发的情况下，应该选择合适的隔离级别，以保证数据的一致性和可靠性，同时避免过多的开销和降低性能。

2. 如果应用程序要求高度可靠性和一致性，则应该使用较高的隔离级别，例如可重复读或序列化。

3. 在事务执行期间，应该尽可能减少对数据库的访问，以避免出现竞争和死锁等并发问题。

4. 如果应用程序中存在长时间的事务，则应该选择较低的隔离级别，以避免锁定数据过长时间。

5. 在开发过程中，应该进行充分的测试和性能评估，以确保事务隔离级别的正确使用。

结论

事务隔离级别是数据库事务的一个重要概念，它可以确保数据库操作的一致性和可靠性。不同的隔离级别提供了不同的访问控制和限制程度，应该根据实际情况选择合适的隔离级别。在实际开发中，使用事务隔离级别需要注意性能和可靠性之间的平衡，同时避免出现竞争和死锁等并发问题。

关键点回顾

事务隔离级别是数据库管理系统（DBMS）中一个重要的概念，它指定了多个事务在同时执行时，对彼此之间的可见性和影响的限制程度。

事务隔离级别有四种：未提交读（RU）、提交读（RC）、可重复读（RR）和序列化（S）。

不同的事务隔离级别提供了不同的访问控制和限制程度，未提交读级别允许一个事务读取另一个事务尚未提交的数据，提交读级别要求一个事务只能读取已经提交的数据，可重复读级别要求一个事务只能读取已经提交的数据并且在事务执行期间多次读取同一数据时返回相同的结果，而序列化级别则要求所有事务串行执行，完全隔离，最大程度地保证了数据的一致性和可靠性。

选择合适的事务隔离级别通常需要考虑多个因素，例如数据的一致性和可靠性，以及系统的性能和并发性。在高并发的情况下，较高的隔离级别会带来更多的开销和更低的性能。因此，在实际应用中，应该根据应用程序的特点和需求来选择合适的隔离级别。

在实际开发中，使用事务隔离级别需要注意性能和可靠性之间的平衡，同时避免出现竞争和死锁等并发问题。在高并发的情况下，应该选择合适的隔离级别，以保证数据的一致性和可靠性，同时避免过多的开销和降低性能。如果应用程序要求高度可靠性和一致性，则应该使用较高的隔离级别，例如可重复读或序列化。在事务执行期间，应该尽可能减少对数据库的访问，以避免出现竞争和死锁等并发问题。如果应用程序中存在长时间的事务，则应该选择较低的隔离级别，以避免锁定数据过长时间。在开发过程中，应该进行充分的测试和性能评估，以确保事务隔离级别的正确使用。

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