事务及其特性**

数据库事务（简称:事务）是数据库管理系统执行过程中的一个逻辑单位，由一个有限的数据库操作序列构成。事务的使用是数据库管理系统区别文件系统的重要特征之一。
事务拥有四个重要的特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability），人们习惯称之为 ACID 特性。下面我逐一对其进行解释。

  • 原子性（Atomicity）事务开始后所有操作，要么全部做完，要么全部不做，不可能停滞在中间环节。事务执行过程中出错，会回滚到事务开始前的状态，所有的操作就像没有发生一样。例如，如果一个事务需要新增 100 条记录，但是在新增了 10 条记录之后就失败了，那么数据库将回滚对这 10 条新增的记录。也就是说事务是一个不可分割的整体，就像化学中学过的原子，是物质构成的基本单位。
  • 一致性（Consistency）指事务将数据库从一种状态转变为另一种一致的的状态。事务开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏。例如工号带有唯一属性，如果经过一个修改工号的事务后，工号变的非唯一了，则表明一致性遭到了破坏。
  • 隔离性（Isolation）要求每个读写事务的对象对其他事务的操作对象能互相分离，即该事务提交前对其他事务不可见。 也可以理解为多个事务并发访问时，事务之间是隔离的，一个事务不应该影响其它事务运行效果。这指的是在并发环境中，当不同的事务同时操纵相同的数据时，每个事务都有各自的完整数据空间。由并发事务所做的修改必须与任何其他并发事务所做的修改隔离。例如一个用户在更新自己的个人信息的同时，是不能看到系统管理员也在更新该用户的个人信息（此时更新事务还未提交）。
    注：MySQL 通过锁机制来保证事务的隔离性。
  • 持久性（Durability）事务一旦提交，则其结果就是永久性的。即使发生宕机的故障，数据库也能将数据恢复，也就是说事务完成后，事务对数据库的所有更新将被保存到数据库，不能回滚。这只是从事务本身的角度来保证，排除 RDBMS（关系型数据库管理系统，例如 Oracle、MySQL 等）本身发生的故障。
    注：MySQL 使用 redo log 来保证事务的持久性。

    事务的隔离级别

    SQL 标准定义的四种隔离级别被 ANSI（美国国家标准学会）和 ISO/IEC（国际标准）采用，每种级别对事务的处理能力会有不同程度的影响。
    我们分别对四种隔离级别从并发程度由高到低进行描述，并用代码进行演示，数据库环境为 MySQL 5.7。

    READ UNCOMMITTED（读未提交）

    该隔离级别的事务会读到其它未提交事务的数据，此现象也称之为脏读。

  1. 准备两个终端，在此命名为 mysql 终端 1 和 mysql 终端 2，再准备一张测试表 test，写入一条测试数据并调整隔离级别为 READ UNCOMMITTED，任意一个终端执行即可。

    1. SET @@session.transaction_isolation = 'READ-UNCOMMITTED';
    2. create database test;
    3. use test;
    4. create table test(id int primary key);
    5. insert into test(id) values(1);

  2. 登录 mysql 终端 1，开启一个事务，将 ID 为 1 的记录更新为 2。

    begin;
update test set id = 2 where id = 1;
select * from test; -- 此时看到一条ID为2的记录

  3. 登录 mysql 终端 2，开启一个事务后查看表中的数据。

    use test;
begin;
select * from test; -- 此时看到一条 ID 为 2 的记录

    最后一步读取到了 mysql 终端 1 中未提交的事务（没有 commit 提交动作），即产生了脏读，大部分业务场景都不允许脏读出现，但是此隔离级别下数据库的并发是最好的。

    READ COMMITTED（读提交）

    一个事务可以读取另一个已提交的事务，多次读取会造成不一样的结果，此现象称为不可重复读问题，Oracle 和 SQL Server 的默认隔离级别。

  4. 准备两个终端，在此命名为 mysql 终端 1 和 mysql 终端 2，再准备一张测试表 test，写入一条测试数据并调整隔离级别为 READ COMMITTED，任意一个终端执行即可。

    SET @@session.transaction_isolation = 'READ-COMMITTED';
create database test;
use test;
create table test(id int primary key);
insert into test(id) values(1);

  5. 登录 mysql 终端 1，开启一个事务，将 ID 为 1 的记录更新为 2，并确认记录数变更过来。

    begin;
update test set id = 2 where id = 1;
select * from test; -- 此时看到一条记录为 2

  6. 登录 mysql 终端 2，开启一个事务后，查看表中的数据。

    use test;
begin;
select * from test; -- 此时看一条 ID 为 1 的记录

  7. 登录 mysql 终端 1，提交事务。

    commit;

  8. 切换到 mysql 终端 2。

    select * from test; -- 此时看到一条 ID 为 2 的记录

    mysql 终端 2 在开启了一个事务之后，在第一次读取 test 表（此时 mysql 终端 1 的事务还未提交）时 ID 为 1，在第二次读取 test 表（此时 mysql 终端 1 的事务已经提交）时 ID 已经变为 2，说明在此隔离级别下已经读取到已提交的事务。

    REPEATABLE READ（可重复读）

    该隔离级别是 MySQL 默认的隔离级别，在同一个事务里，select 的结果是事务开始时时间点的状态，因此，同样的 select 操作读到的结果会是一致的，但是，会有幻读现象。MySQL 的 InnoDB 引擎可以通过 next-key locks 机制（参考下文“行锁的算法”一节）来避免幻读。

  9. 准备两个终端，在此命名为 mysql 终端 1 和 mysql 终端 2，准备一张测试表 test 并调整隔离级别为 REPEATABLE READ，任意一个终端执行即可。

    SET @@session.transaction_isolation = 'REPEATABLE-READ';
create database test;
use test;
create table test(id int primary key,name varchar(20));

  10. 登录 mysql 终端 1，开启一个事务。

    begin;
select * from test; -- 无记录

  11. 登录 mysql 终端 2，开启一个事务。

    begin;
select * from test; -- 无记录

  12. 切换到 mysql 终端 1，增加一条记录并提交。

    insert into test(id,name) values(1,'a');
commit;

  13. 切换到 msyql 终端 2。

    select * from test; --此时查询还是无记录

  14. 通过这一步可以证明，在该隔离级别下已经读取不到别的已提交的事务，如果想看到 mysql 终端 1 提交的事务，在 mysql 终端 2 将当前事务提交后再次查询就可以读取到 mysql 终端 1 提交的事务。我们接着实验，看看在该隔离级别下是否会存在别的问题。

  15. 此时接着在 mysql 终端 2 插入一条数据。

    insert into test(id,name) values(1,'b'); -- 此时报主键冲突的错误

    也许到这里您心里可能会有疑问，明明在第 5 步没有数据，为什么在这里会报错呢？其实这就是该隔离级别下可能产生的问题，MySQL 称之为幻读。注意我在这里强调的是 MySQL 数据库，Oracle 数据库对于幻读的定义可能有所不同。

    SERIALIZABLE（序列化）

    在该隔离级别下事务都是串行顺序执行的，MySQL 数据库的 InnoDB 引擎会给读操作隐式加一把读共享锁，从而避免了脏读、不可重读复读和幻读问题。

  16. 准备两个终端，在此命名为 mysql 终端 1 和 mysql 终端 2，分别登入 mysql，准备一张测试表 test 并调整隔离级别为 SERIALIZABLE，任意一个终端执行即可。

    SET @@session.transaction_isolation = 'SERIALIZABLE';
create database test;
use test;
create table test(id int primary key);

  17. 登录 mysql 终端 1，开启一个事务，并写入一条数据。

    begin;
insert into test(id) values(1);

  18. 登录 mysql 终端 2，开启一个事务。

    begin;
select * from test; -- 此时会一直卡住

  19. 立马切换到 mysql 终端 1,提交事务。

    commit;

    一旦事务提交，msyql 终端 2 会立马返回 ID 为 1 的记录，否则会一直卡住，直到超时，其中超时参数是由 innodb_lock_wait_timeout 控制。由于每条 select 语句都会加锁，所以该隔离级别的数据库并发能力最弱，但是有些资料表明该结论也不一定对，如果感兴趣，您可以自行做个压力测试。

表 1. 各个隔离级别下产生的一些问题
隔离级别 脏读 不可重复读 幻读
读未提交 可以出现 可以出现 可以出现
读提交 不允许出现 可以出现 可以出现
可重复读 不允许出现 不允许出现 可以出现
序列化 不允许出现 不允许出现 不允许出现

参考 https://cloud.tencent.com/developer/article/1429947 https://www.ibm.com/developerworks/cn/opensource/os-mysql-transaction-isolation-levels-and-locks/index.html