本篇講訴數(shù)據(jù)庫(kù)中事務(wù)的四大特性（ACID），并且將會(huì)詳細(xì)地說(shuō)明事務(wù)的隔離級(jí)別。

如果一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)聲稱(chēng)支持事務(wù)的操作，那么該數(shù)據(jù)庫(kù)必須要具備以下四個(gè)特性：

⑴ 原子性（Atomicity）
　　原子性是指事務(wù)包含的所有操作要么全部成功，要么全部失敗回滾，這和前面兩篇博客介紹事務(wù)的功能是一樣的概念，因此事務(wù)的操作如果成功就必須要完全應(yīng)用到數(shù)據(jù)庫(kù)，如果操作失敗則不能對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)有任何影響。

⑵ 一致性（Consistency）
　　一致性是指事務(wù)必須使數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)變換到另一個(gè)一致性狀態(tài)，也就是說(shuō)一個(gè)事務(wù)執(zhí)行之前和執(zhí)行之后都必須處于一致性狀態(tài)。

拿轉(zhuǎn)賬來(lái)說(shuō)，假設(shè)用戶A和用戶B兩者的錢(qián)加起來(lái)一共是5000，那么不管A和B之間如何轉(zhuǎn)賬，轉(zhuǎn)幾次賬，事務(wù)結(jié)束后兩個(gè)用戶的錢(qián)相加起來(lái)應(yīng)該還得是5000，這就是事務(wù)的一致性。

⑶ 隔離性（Isolation）
　　隔離性是當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，比如操作同一張表時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)為每一個(gè)用戶開(kāi)啟的事務(wù)，不能被其他事務(wù)的操作所干擾，多個(gè)并發(fā)事務(wù)之間要相互隔離。

即要達(dá)到這么一種效果：對(duì)于任意兩個(gè)并發(fā)的事務(wù)T1和T2，在事務(wù)T1看來(lái)，T2要么在T1開(kāi)始之前就已經(jīng)結(jié)束，要么在T1結(jié)束之后才開(kāi)始，這樣每個(gè)事務(wù)都感覺(jué)不到有其他事務(wù)在并發(fā)地執(zhí)行。

關(guān)于事務(wù)的隔離性數(shù)據(jù)庫(kù)提供了多種隔離級(jí)別，稍后會(huì)介紹到。

⑷ 持久性（Durability）
　　持久性是指一個(gè)事務(wù)一旦被提交了，那么對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)的改變就是永久性的，即便是在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)遇到故障的情況下也不會(huì)丟失提交事務(wù)的操作。

例如我們?cè)谑褂肑DBC操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，在提交事務(wù)方法后，提示用戶事務(wù)操作完成，當(dāng)我們程序執(zhí)行完成直到看到提示后，就可以認(rèn)定事務(wù)以及正確提交，即使這時(shí)候數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)了問(wèn)題，也必須要將我們的事務(wù)完全執(zhí)行完成，否則就會(huì)造成我們看到提示事務(wù)處理完畢，但是數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)楣收隙鴽](méi)有執(zhí)行事務(wù)的重大錯(cuò)誤。

以上介紹完事務(wù)的四大特性(簡(jiǎn)稱(chēng)ACID)，現(xiàn)在重點(diǎn)來(lái)說(shuō)明下事務(wù)的隔離性，當(dāng)多個(gè)線程都開(kāi)啟事務(wù)操作數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)要能進(jìn)行隔離操作，以保證各個(gè)線程獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在介紹數(shù)據(jù)庫(kù)提供的各種隔離級(jí)別之前，我們先看看如果不考慮事務(wù)的隔離性，會(huì)發(fā)生的幾種問(wèn)題：

1，臟讀
　　臟讀是指在一個(gè)事務(wù)處理過(guò)程里讀取了另一個(gè)未提交的事務(wù)中的數(shù)據(jù)。

2，不可重復(fù)讀
　　不可重復(fù)讀是指在對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)中的某個(gè)數(shù)據(jù)，一個(gè)事務(wù)范圍內(nèi)多次查詢卻返回了不同的數(shù)據(jù)值，這是由于在查詢間隔，被另一個(gè)事務(wù)修改并提交了。

例如事務(wù)T1在讀取某一數(shù)據(jù)，而事務(wù)T2立馬修改了這個(gè)數(shù)據(jù)并且提交事務(wù)給數(shù)據(jù)庫(kù)，事務(wù)T1再次讀取該數(shù)據(jù)就得到了不同的結(jié)果，發(fā)送了不可重復(fù)讀。

不可重復(fù)讀和臟讀的區(qū)別是，臟讀是某一事務(wù)讀取了另一個(gè)事務(wù)未提交的臟數(shù)據(jù)，而不可重復(fù)讀則是讀取了前一事務(wù)提交的數(shù)據(jù)。

在某些情況下，不可重復(fù)讀并不是問(wèn)題，比如我們多次查詢某個(gè)數(shù)據(jù)當(dāng)然以最后查詢得到的結(jié)果為主。但在另一些情況下就有可能發(fā)生問(wèn)題，例如對(duì)于同一個(gè)數(shù)據(jù)A和B依次查詢就可能不同，A和B就可能打起來(lái)了……

3，虛讀(幻讀)
　　幻讀是事務(wù)非獨(dú)立執(zhí)行時(shí)發(fā)生的一種現(xiàn)象。例如事務(wù)T1對(duì)一個(gè)表中所有的行的某個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)做了從“1”修改為“2”的操作，這時(shí)事務(wù)T2又對(duì)這個(gè)表中插入了一行數(shù)據(jù)項(xiàng)，而這個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)值還是為“1”并且提交給數(shù)據(jù)庫(kù)。而操作事務(wù)T1的用戶如果再查看剛剛修改的數(shù)據(jù)，會(huì)發(fā)現(xiàn)還有一行沒(méi)有修改，其實(shí)這行是從事務(wù)T2中添加的，就好像產(chǎn)生幻覺(jué)一樣，這就是發(fā)生了幻讀。

幻讀和不可重復(fù)讀都是讀取了另一條已經(jīng)提交的事務(wù)（這點(diǎn)就臟讀不同），所不同的是不可重復(fù)讀查詢的都是同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，而幻讀針對(duì)的是一批數(shù)據(jù)整體（比如數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)）。

三級(jí)封鎖協(xié)議
數(shù)據(jù)庫(kù)想要在“合適”的時(shí)機(jī)阻塞住數(shù)據(jù)庫(kù)操作，那么首先要定義好怎么樣的時(shí)機(jī)算是“合適”，因?yàn)楦鱾€(gè)系統(tǒng)支持的業(yè)務(wù)千差萬(wàn)別，對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和有效性的要求也不同。于是數(shù)據(jù)庫(kù)理論中就提出了封鎖級(jí)別的概念，對(duì)不同的同步要求采用不同的封鎖級(jí)別。
三級(jí)封鎖協(xié)議內(nèi)容如下：
一級(jí)封鎖協(xié)議：事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加X(jué)鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。事務(wù)結(jié)束包括正常結(jié)束（COMMIT）和非正常結(jié)束（ROLLBACK）。 一級(jí)封鎖協(xié)議可以防止丟失修改，并保證事務(wù)T是可恢復(fù)的。使用一級(jí)封鎖協(xié)議可以解決丟失修改問(wèn)題。在一級(jí)封鎖協(xié)議中，如果僅僅是讀數(shù)據(jù)不對(duì)其進(jìn)行修改，是不需要加鎖的，它不能保證可重復(fù)讀和不讀“臟”數(shù)據(jù)。 二級(jí)封鎖協(xié)議：一級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，讀完后方可釋放S鎖。 二級(jí)封鎖協(xié)議除防止了丟失修改，還可以進(jìn)一步防止讀“臟”數(shù)據(jù)。但在二級(jí)封鎖協(xié)議中，由于讀完數(shù)據(jù)后即可釋放S鎖，所以它不能保證可重復(fù)讀。 三級(jí)封鎖協(xié)議 ：一級(jí)封鎖協(xié)議加上事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)R之前必須先對(duì)其加S鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。 三級(jí)封鎖協(xié)議除防止了丟失修改和不讀“臟”數(shù)據(jù)外，還進(jìn)一步防止了不可重復(fù)讀。

現(xiàn)在來(lái)看看MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)為我們提供的四種隔離級(jí)別：

① Serializable (串行化)：可避免臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀的發(fā)生。

② Repeatable read (可重復(fù)讀)：可避免臟讀、不可重復(fù)讀的發(fā)生。

③ Read committed (讀已提交)：可避免臟讀的發(fā)生。

④ Read uncommitted (讀未提交)：最低級(jí)別，任何情況都無(wú)法保證。

　　                臟讀      不可重復(fù)讀       幻讀
Read uncommitted      √           √             √
Read committed        ×           √             √
Repeatable read       ×           ×             √
Serializable          ×           ×             ×

四種級(jí)別對(duì)并發(fā)問(wèn)題的解決由弱到強(qiáng)，相應(yīng)的系統(tǒng)性能由強(qiáng)到弱，MySQL的默認(rèn)級(jí)別是Repeatable Read。

Read Uncommitted

在Read Uncommitted策略下，數(shù)據(jù)庫(kù)遵循一級(jí)封鎖協(xié)議，只對(duì)修改數(shù)據(jù)的并發(fā)操作做限制。一個(gè)事務(wù)不能修改其他事務(wù)正在修改的數(shù)據(jù)，但可以讀取到其他事務(wù)中尚未提交的修改，這些修改如果未被提交，將會(huì)成為臟數(shù)據(jù)。

Read committed

在Read committed策略下，數(shù)據(jù)庫(kù)遵循二級(jí)封鎖協(xié)議，只允許讀取已經(jīng)被提交的數(shù)據(jù)，反過(guò)來(lái)講，如果一個(gè)事務(wù)修改了某行數(shù)據(jù)且尚未提交，而第二個(gè)事務(wù)要讀取這行數(shù)據(jù)的話，那么是不允許的。在MySql的InnoDB下，雖然這種操作不被允許，但MySQL不會(huì)阻塞住數(shù)據(jù)的查詢操作，而是會(huì)查詢出數(shù)據(jù)被修改之前的備份，返回給客戶端。MySQL的這種機(jī)制稱(chēng)為MVCC（多版本并發(fā)控制），就是說(shuō)數(shù)據(jù)庫(kù)在事務(wù)并發(fā)的過(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)維護(hù)多個(gè)版本，使得不同的事務(wù)對(duì)不同的數(shù)據(jù)版本進(jìn)行讀寫(xiě)（MVCC的實(shí)現(xiàn)參見(jiàn)引用中的文章）。這樣的機(jī)制反映在應(yīng)用中就是，在任何時(shí)候?qū)?shù)據(jù)庫(kù)查詢總是可以得到數(shù)據(jù)庫(kù)中最近提交的數(shù)據(jù)。為被提交的臟數(shù)據(jù)被隔離起來(lái)，無(wú)法被查詢到，即防止臟讀發(fā)生。

Repeat Read

Repeat Read又比Read Committed更加嚴(yán)格一點(diǎn)，但仍然是在二級(jí)封鎖協(xié)議的范疇，只是讀取過(guò)程受到更多MVCC的影響。在Read Committed下，允許一個(gè)事務(wù)中多次相同查詢得到不同的結(jié)果，就是所謂的不可重復(fù)讀問(wèn)題。這在一些應(yīng)用中是允許的，所以oracle、SQL server上默認(rèn)這一隔離級(jí)別，但MySQL沒(méi)有，它默認(rèn)Repeat Read級(jí)別。在這一級(jí)別下，有賴(lài)于MVCC，同一個(gè)事務(wù)中的查詢只能查到版本號(hào)不高于當(dāng)前事務(wù)版本的數(shù)據(jù)，即事務(wù)只能看到該事務(wù)開(kāi)始前或者被該事物影響的數(shù)據(jù)。反過(guò)來(lái)說(shuō)，這一級(jí)別下，不允許事務(wù)讀取在該事務(wù)開(kāi)始后新提交的數(shù)據(jù)。即防止了不可重復(fù)讀的發(fā)生。

依靠上面的機(jī)制，已經(jīng)做到了在事務(wù)內(nèi)數(shù)據(jù)內(nèi)容的不變，但是不能保證多次查詢得到的數(shù)據(jù)數(shù)量一致。因?yàn)樵谝粋€(gè)事務(wù)執(zhí)行的過(guò)程中別的事務(wù)完全可以執(zhí)行數(shù)據(jù)插入，當(dāng)插入了剛好符合查詢條件的數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)引發(fā)數(shù)據(jù)查詢結(jié)果集增加，引發(fā)幻讀。還有一種情況就是，如果一個(gè)事務(wù)想插入一條數(shù)據(jù)，而另一個(gè)事務(wù)已經(jīng)插入了含有相同主鍵的數(shù)據(jù)，那么當(dāng)前事務(wù)也會(huì)被阻塞，并最終執(zhí)行失敗，雖然當(dāng)前事務(wù)根本無(wú)法查詢到這一條數(shù)據(jù)，這也是一種幻讀。InnoDB提供的間隙鎖機(jī)制可以在一定程度上防止幻讀的發(fā)生，具體介紹見(jiàn)最后一篇引文。

Serializable

最后，最強(qiáng)事務(wù)隔離機(jī)制Serializable，它遵循三級(jí)封鎖協(xié)議，使得所有的事務(wù)必須串行化執(zhí)行，只要有事務(wù)在對(duì)表進(jìn)行查詢，那么在此事務(wù)提交前，任何其他事務(wù)的修改都會(huì)被阻塞。這解決了一切并發(fā)問(wèn)題，但會(huì)造成大量的等待、阻塞甚至死鎖，使系統(tǒng)性能降低。

要注意，在任何一種隔離機(jī)制下，都是不允許一個(gè)事務(wù)刪除或修改另一個(gè)事務(wù)影響過(guò)而未提交的數(shù)據(jù)的。因?yàn)槭聞?wù)增、刪、改數(shù)據(jù)以后，會(huì)在該行加上排它鎖，排它鎖會(huì)阻塞其他事務(wù)再次對(duì)該行數(shù)據(jù)操作。也正是由于排它鎖的存在，這四種隔離機(jī)制都不會(huì)出現(xiàn)任何一種更新丟失的現(xiàn)象，因?yàn)橐粭l信息根本不允許第二個(gè)事務(wù)進(jìn)行修改。

在MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，支持上面四種隔離級(jí)別，默認(rèn)的為Repeatable read (可重復(fù)讀)；而在Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，只支持Serializable (串行化)級(jí)別和Read committed (讀已提交)這兩種級(jí)別，其中默認(rèn)的為Read committed級(jí)別。