数据库事务与特性

Posted 2020-12-19

数据库事务与特性

本文关键字：事务、原子性、一致性、隔离性、持久性
事务是数据库中的一个概念，在交易系统和复杂业务中经常被提及。对于简单的增删改查场景，特别是学习阶段，不需要考虑诸如并发、锁等问题，但是我们要对事务的概念及特性有所了解，以便日后能够快速定位问题和给出优化方案。

一、事务的作用

1. 事务的概念

数据库的事物可以看成一个可以访问和操作各种数据项的操作序列，这个序列中通常包含多个操作，这些操作要么全部执行成功，要么全部不执行，整个序列是一个整体。事务是一个不可分割的工作逻辑单元，在数据库系统上执行并发操作时，事务是最小的控制单元。

2. 事务经典案例

在事务概念中，我们已经可以知道，一个事务中会包含多个操作，那么最常见最经典的案例就是转账操作，由于每个人各自有自己的账户，所以一定会被划分成两个阶段：

• 付款方金额减少
• 收款方金额增加

在整个过程中，两个环节必须同时成功，如果收款方入账失败，那么款项应该被退回到付款方，否则一定无法平账。那么整个交易过程就可以被看做一个事务，如果成功那么两个环节都不能出现问题，如果任何一个环节出现问题，那么就要将整个操作全部还原。

二、事务的特性

既然事务作为单个逻辑工作单元来执行一系列操作，那么每个逻辑单元都需要具备四个性质：原子性（atomicity）、一致性（consistency）、隔离性（isolation）、持久性（durability），简称为ACID。

1. 原子性（A）

原子性指的是事务的各元素是不可分割的，事务中的所有元素必须作为一个整体提交或回滚。如果事务中的任何元素失败，则整个事务将失败。
对于转账操作，在正常情况下，如果交易成功进行，两方的银行账户金额都会被修改。如果在这一过程中，由于某种原因导致其中一个操作执行失败，那么会撤销对任何账户余额的修改，事务不会部分提交，将整体回滚。

2. 一致性（C）

一致性指的是事务完成时，数据必须处于一致状态。在事务开始之前，数据库中已存储的数据出于一致状态（符合业务逻辑）。在执行事务的过程中，相关数据会被修改，数据可以处于不一致的状态。当事务完成时，数据必须再次回到已知的一致状态。
对于转账操作，我们必须保证付款方金额减少与收款方金额增加这两个操作处在同一个事务中，这样就能够保证数据的一致性。

3. 隔离性（I）

隔离性指的是对数据进行修改的所有并发事务是彼此隔离的，也就是事务之间必须是相互独立的，不应该以任何方式依赖于或影响其他事务。修改数据的事务可以在另一个使用相同数据的事务开始之前访问这些数据，或在其之后访问这些数据。

由于在大用户量场景下，同时使用相同数据的概率是很高的，事务的隔离性是通过并发控制技术来保证的。由于完全保证隔离性会导致并发性能很低，通常会适当放宽隔离性与数据一致性的要求，将在后面的文章中介绍。

4. 持久性（D）

持久性指的是当一个事务成功完成后，对数据库的改变是永久的，任何事务或系统故障都不会导致数据丢失。
其中对于持久性的保障是通过数据库日志机制实现的，能够在数据库服务崩溃时进行数据的还原或恢复。