關(guān)于數(shù)據(jù)庫事務(wù)、隔離級(jí)別、鎖的理解與整理

事務(wù)（Transaction）

數(shù)據(jù)庫的事務(wù)是數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制的基本單位，一組操作的集合、序列。要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行，是一個(gè)不可分割的整體。比如銀行的轉(zhuǎn)賬，錢從一個(gè)賬戶轉(zhuǎn)移到另一個(gè)賬戶，賬戶A扣錢賬戶B加錢，要么都執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。不可能A扣了錢B沒有加錢，也不可能A沒扣錢B卻加了錢。

數(shù)據(jù)庫的事務(wù)應(yīng)當(dāng)具有以下四種特性：

Atomic（原子性）

事務(wù)中包含的操作被看做一個(gè)邏輯單元，這個(gè)邏輯單元中的操作要么全部成功，要么全部失敗。

Consistency（一致性）

只有合法的數(shù)據(jù)可以被寫入數(shù)據(jù)庫，否則事務(wù)應(yīng)該將其回滾到最初狀態(tài)。

Isolation（隔離性）

事務(wù)允許多個(gè)用戶對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行并發(fā)訪問，而不破壞數(shù)據(jù)的正確性和完整性。

同時(shí)，并行事務(wù)的修改必須與其他并行事務(wù)的修改相互獨(dú)立。

事務(wù)的隔離性一般由事務(wù)的鎖來進(jìn)行控制。

Durability（持久性）

事務(wù)結(jié)束后，事務(wù)處理的結(jié)果必須能夠得到固化。

數(shù)據(jù)庫的事務(wù)和程序的線程有相似的地方：

1.線程之間共享同一片資源，而事務(wù)共享的則是數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)。

2.多線程的意義在于并發(fā)執(zhí)行，提高效率；事務(wù)并發(fā)執(zhí)行也能提高程序與數(shù)據(jù)庫交互的效率。

因此如何使用事務(wù)與事務(wù)相互之間的隔離級(jí)別，直接影響了數(shù)據(jù)庫的并發(fā)性和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。我們?cè)谠O(shè)計(jì)事務(wù)和選擇隔離級(jí)別時(shí)這些是應(yīng)該要考慮的。

選擇完隔離級(jí)別與設(shè)計(jì)完事務(wù)之后，在使用過程中常常會(huì)遇到以下幾種情況：

1.更新丟失（Lost update）：兩個(gè)事務(wù)同時(shí)更新，但是第二個(gè)事務(wù)卻中途失敗退出，導(dǎo)致對(duì)數(shù)據(jù)的兩個(gè)修改都失效了。

2.臟讀（Dirty Reads）：一個(gè)事務(wù)開始讀取了某行數(shù)據(jù)，但是另外一個(gè)事務(wù)已經(jīng)更新了此數(shù)據(jù)但沒有能夠及時(shí)提交。這是相當(dāng)危險(xiǎn)的，因?yàn)楹芸赡芩械牟僮鞫急换貪L。

3.不可重復(fù)讀?。∟on-repeatable Reads）：一個(gè)事務(wù)兩次讀取，但在第二次讀取前另一事務(wù)已經(jīng)更新了。

4.虛讀（Phantom Reads）：一個(gè)事務(wù)兩次讀取，第二次讀取到了另一事務(wù)插入的數(shù)據(jù)。

5.兩次更新問題（Second lost updates problem）：兩個(gè)事務(wù)都讀取了數(shù)據(jù)，并同時(shí)更新，第一個(gè)事務(wù)更新失敗。

隔離級(jí)別（低->高）

● 未授權(quán)讀?。≧ead Uncommitted）

允許臟讀取，但不允許更新丟失。如果一個(gè)事務(wù)已經(jīng)開始寫數(shù)據(jù)，則另外一個(gè)數(shù)據(jù)則不允許同時(shí)進(jìn)行寫操作，但允許其他事務(wù)讀此行數(shù)據(jù)。該隔離級(jí)別可以通過“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。

● 授權(quán)讀?。≧ead Committed）

允許不可重復(fù)讀取，但不允許臟讀取。這可以通過“瞬間共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)允許其他事務(wù)繼續(xù)訪問該行數(shù)據(jù)，但是未提交的寫事務(wù)將會(huì)禁止其他事務(wù)訪問該行。

● 可重復(fù)讀?。≧epeatable Read）

禁止不可重復(fù)讀取和臟讀取，但是有時(shí)可能出現(xiàn)幻影數(shù)據(jù)。這可以通過“共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)將會(huì)禁止寫事務(wù)（但允許讀事務(wù)），寫事務(wù)則禁止任何其他事務(wù)。

● 序列化（Serializable）

提供嚴(yán)格的事務(wù)隔離。它要求事務(wù)序列化執(zhí)行，事務(wù)只能一個(gè)接著一個(gè)地執(zhí)行，但不能并發(fā)執(zhí)行。如果僅僅通過“行級(jí)鎖”是無法實(shí)現(xiàn)事務(wù)序列化的，必須通過其他機(jī)制保證新插入的數(shù)據(jù)不會(huì)被剛執(zhí)行查詢操作的事務(wù)訪問到。

個(gè)人覺得隔離級(jí)別的翻譯不是很好理解，直接按照英語的意思理解更方便。

eg：

假設(shè)賬戶c1有1000元,c2有1000元,c3有1000元

操作員u1執(zhí)行一次轉(zhuǎn)賬事務(wù)m1從c1轉(zhuǎn)移500元到c2，再從c1的余額中轉(zhuǎn)移50%元平均分配到 c1 c2 c3 c4 c5余額中

操作員u2執(zhí)行一次轉(zhuǎn)賬事務(wù)m2從c2轉(zhuǎn)移1000元到c1

操作員u3執(zhí)行一次轉(zhuǎn)賬事務(wù)m3從c1轉(zhuǎn)移200元到c2

操作員u4開戶c4

賬戶表為T_C，其包含字段為 賬戶名稱cname 余額money

記錄為{c1,1000},{c2,1000}

事務(wù)m1的操作包括,讀c1,讀c2,寫c1,寫c2,提交c1c2,讀c1,讀c3,寫c3,寫c3,提交c1c3

事務(wù)m2的操作包括,讀c2,讀c1,寫c2,寫c1,提交c1c2

事務(wù)m3的操作包括,讀c1,讀c2,寫c1,寫c2,提交c1c2

事務(wù)m4的操作包括,寫c4，提交c4

1.若未授權(quán)讀取ReadUncommitted

m1讀c1,c2,寫了c1但沒寫c2此時(shí)m2不可以寫c2,可以讀取c1和c2,但是c2是臟讀。隔離級(jí)別使用了“排他寫鎖”。

2.若授權(quán)讀取ReadCommitted

m1讀c1,c2,寫了c1但沒寫c2此時(shí)m2不可以寫c2,可以讀取c1,不能讀取c2，因?yàn)閏2是臟讀。隔離級(jí)別使用了“排他寫鎖”。

m1讀寫了c1,c2,提交c1c2,m3提交了c1c2此時(shí)m1準(zhǔn)備第二次c1是允許的。隔離級(jí)別使用了“瞬間共享讀鎖”。（但由于第二次讀產(chǎn)生了不可重復(fù)讀的問題，事務(wù)1脫力了元自行，因?yàn)檫壿嬌峡词聞?wù)1中被插入了3，影響了c1的余額50%的計(jì)算。）

3.若可重復(fù)讀取RepeatableRead

m1讀c1,c2,寫了c1但沒寫c2此時(shí)m2不可以寫c2,可以讀取c1,不能讀取c2，因?yàn)閏2是臟讀。隔離級(jí)別使用了“排他寫鎖”。

m1讀寫了c1,c2,提交c1c2,m4提交了c4此時(shí)m3是能讀不能寫c1并更新提交的。此時(shí)m4是能讀能能插入c4的。隔離級(jí)別使用了“共享讀鎖”。（和ReadCommitted比RepeatableRead區(qū)別對(duì)已經(jīng)提交的事務(wù)可以進(jìn)行讀，但不能寫，但是同一張表可以插入新的記錄。）

4.序列化Serializable

任何事務(wù)都只能等前一事務(wù)完全執(zhí)行完再執(zhí)行。但是失去了并發(fā)性。

對(duì)于多數(shù)應(yīng)用程序，可以優(yōu)先考慮把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的隔離級(jí)別設(shè)為Read Committed，它能夠避免臟讀取，而且具有較好的并發(fā)性能。盡管它會(huì)導(dǎo)致不可重復(fù)讀、虛讀和第二類丟失更新這些并發(fā)問題，在可能出現(xiàn)這類問題的個(gè)別場(chǎng)合，可以由應(yīng)用程序采用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。

選取數(shù)據(jù)庫的隔離級(jí)別時(shí)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)處理的原則：

首先，必須排除“未授權(quán)讀取”，因?yàn)樵诙鄠€(gè)事務(wù)之間使用它將會(huì)是非常危險(xiǎn)的。事務(wù)的回滾操作或失敗將會(huì)影響到其他并發(fā)事務(wù)。第一個(gè)事務(wù)的回滾將會(huì)完全將其他事務(wù)的操作清除，甚至使數(shù)據(jù)庫處在一個(gè)不一致的狀態(tài)。很可能一個(gè)已回滾為結(jié)束的事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的修改最后卻修改提交了，因?yàn)椤拔词跈?quán)讀取”允許其他事務(wù)讀取數(shù)據(jù)，最后整個(gè)錯(cuò)誤狀態(tài)在其他事務(wù)之間傳播開來。

其次，絕大部分應(yīng)用都無須使用“序列化”隔離（一般來說，讀取幻影數(shù)據(jù)并不是一個(gè)問題），此隔離級(jí)別也難以測(cè)量。目前使用序列化隔離的應(yīng)用中，一般都使用悲觀鎖，這樣強(qiáng)行使所有事務(wù)都序列化執(zhí)行。

剩下的也就是在“授權(quán)讀取”和“可重復(fù)讀取”之間選擇了。我們先考慮可重復(fù)讀取。如果所有的數(shù)據(jù)訪問都是在統(tǒng)一的原子數(shù)據(jù)庫事務(wù)中，此隔離級(jí)別將消除一個(gè)事務(wù)在另外一個(gè)并發(fā)事務(wù)過程中覆蓋數(shù)據(jù)的可能性（第二個(gè)事務(wù)更新丟失問題）。這是一個(gè)非常重要的問題，但是使用可重復(fù)讀取并不是解決問題的唯一途徑。

SQL語句可以使用SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL來設(shè)置事務(wù)的隔離級(jí)別。

如：SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL Read Committed。

若要在應(yīng)用程序中使用更嚴(yán)格或較寬松的隔離級(jí)別，可以通過使用 set transaction isolation level語句設(shè)置會(huì)話的隔離級(jí)別，來自定義整個(gè)會(huì)話的鎖定。指定隔離級(jí)別后，sql server會(huì)話中所有select語句的鎖定行為都運(yùn)行于該隔離級(jí)別上，并一直保持有效直到會(huì)話終止或者將隔離級(jí)別設(shè)置為另一個(gè)級(jí)別。

鎖（并發(fā)控制的手段）

獨(dú)占鎖（排他鎖）只允許一個(gè)事務(wù)訪問數(shù)據(jù)

共享鎖允許其他事務(wù)繼續(xù)使用鎖定的資源

更新鎖

鎖就是保護(hù)指定的資源，不被其他事務(wù)操作，鎖定的資源包括行、頁、簇、表和數(shù)據(jù)庫。為了最小化鎖的成本，SQL Server自動(dòng)地以與任務(wù)相應(yīng)等級(jí)的鎖來鎖定資源對(duì)象。鎖定比較小的對(duì)象，例如鎖定行，雖然可以提高并發(fā)性，但是卻有較高的開支，因?yàn)槿绻i定許多行，那么需要占有更多的鎖。鎖定比較大的對(duì)象，例如鎖定表，會(huì)大大降低并發(fā)性，因?yàn)殒i定整個(gè)表就限制了其他事務(wù)訪問該表的其他部分，但是成本開支比較低，因?yàn)橹恍杈S護(hù)比較少的鎖。

設(shè)置事務(wù)級(jí)別：SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL

開始事務(wù)：begin tran

提交事務(wù)：COMMIT

回滾事務(wù)：ROLLBACK

創(chuàng)建事務(wù)保存點(diǎn)：SAVE TRANSACTION savepoint_name

回滾到事務(wù)點(diǎn):ROLLBACK TRANSACTION savepoint_name