原创|深入剖析数据库事务的隔离级别

Posted 2021-04-21 DLab数据实验室

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了原创|深入剖析数据库事务的隔离级别相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

上一篇中讲到了，数据库及分布式的那些一致性，在讲到隔离级别的时候，只是简单介绍了一下四种隔离级别以及对应的数据异常。但是，数据库光是隔离级别展开讲就能讲一节课，所以这篇文章对隔离级别进行更深入对剖析。

1. 隔离级别

讲隔离级别之前先回忆一下隔离型，隔离性是指多个用户并发访问数据库的时候，不同用户的事务操作之间要保持的互相独立性。在数据库中，隔离级别是通过并发控制管理器或调度器来保障的。通过隔离级别保证并发事务之间的数据可见性，进而导致了不同级别的一致性，也可以说隔离级别破坏了一致性，低级别的隔离级一般支持更高的并发处理，并拥有更低的系统开销。因此在数据库系统实现的时候要在它们之间当然要做一个权衡。

1.1 四种隔离级别及数据异常

数据库事务的隔离级别有4种，由低到高分别为Read uncommitted 、Read committed 、Repeatable read 、Serializable 。这四种不同的隔离级别对应着在事务的并发操作中可能会出现的四种不同的不一致性问题：脏读，不可重复读，幻读。

下面以通过“加锁”的方式为例，剖析不同的隔离级别及其实现。

读取未提交（Read Uncommitted）

在该隔离级别，所有事务都可以看到其他未提交事务的执行结果。本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少。读取未提交的数据，也被称之为脏读（Dirty Read）。

如上图所示，在tx1和tx2事务中，Tx2在t4时刻读取到了还未提交的数据A=15，其实后面Tx1事务在t5时刻又进行了回滚，因此这里就产生了读脏数据的异常。

读已提交（Read Committed）

这是大多数数据库系统的默认隔离级别（例如Oracle，但mysql默认的是可重复读）。读已提交满足了隔离的简单定义：一个事务只能看见已经提交事务所做的改变。

如上图所示，在事务进行读写的时候，加入了锁（读锁和写锁，锁的相容性矩阵），这样在tx1进行修改的时候，加入了写锁（排他锁）直到事务提交释放锁，这样就保证了tx2就无法读取该值，解决了脏读的问题。

但是读已提交仍然会存在不可重复读的问题，如上图所示，tx2在t3时刻读取了A=10，在t5时刻tx1事务提交了修改，tx2在t6时刻读取到了A=15，这就出现了两次重复读数据不一致读情形。

可重读（Repeatable Read）

这是MySQL的默认事务隔离级别，它确保同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行。

如上图所示，可重复读的隔离级别下，事务读锁不再是读完即释放，而是跟写锁一样，在事务结束的时候才释放，这样就可以避免不可重复读读情况，因为一旦tx2开始读取某个记录，该记录就会被加锁，其他事务就没有机会进行修改，所以会避免上面出现读问题。

不过理论上，这个隔离级别还是会导致一个问题--幻读。由于上面所提到的加锁都是指行级锁，因此，如果出现上图所示，tx2在t3时刻统计整个表的记录数，会在每个已经存在的记录上加锁，但是这个时候，tx1在t4时刻可以进行数据的插入，导致tx2在t6时刻再次统计的时候会发现多了一条数据，感觉像是产生了幻觉。