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事务与并发控制

bsfc.tech大约 3 分钟MySQL

事务（Transaction）和并发控制是数据库管理系统中非常重要的概念，它们确保了数据的完整性和一致性，特别是在多用户同时访问和修改数据的场景下。下面将详细解释这两个概念，并通过示例加以说明。

事务（Transaction）

事务是数据库操作的最小工作单元，它具有原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability），这四个特性合称为ACID特性。

  • 原子性：事务被视为一个不可分割的整体，要么全部执行成功，要么全部失败，不会部分执行。
  • 一致性：事务执行前后，数据库的状态保持一致，即事务遵循所有的预定义规则，如账户余额不能为负。
  • 隔离性：多个事务并发执行时，一个事务内部的操作对其他事务是不可见的，仿佛其他事务不存在一样。
  • 持久性：一旦事务提交，其效果就会永久保存到数据库中，即使系统发生故障也不会丢失。

并发控制

当多个事务同时访问和修改相同的数据时，如果没有适当的控制，可能会导致数据不一致的问题，如脏读、不可重复读、幻读等。并发控制机制旨在解决这些问题，最常用的技术包括锁机制和事务隔离级别调整。

  • 锁机制：通过锁定数据项或表，阻止其他事务访问，主要有共享锁（读锁）和排他锁（写锁）。
  • 事务隔离级别：SQL标准定义了四种隔离级别，从低到高分别为：读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）、串行化（Serializable）。不同的隔离级别提供了不同程度的并发访问控制和数据一致性保障。

示例

假设有一个银行账户表Accounts，包含字段AccountID, Balance。

事务示例

START TRANSACTION;
-- 模拟转账操作
UPDATE Accounts SET Balance = Balance - 100 WHERE AccountID = 1;
UPDATE Accounts SET Balance = Balance + 100 WHERE AccountID = 2;
COMMIT;

这段代码演示了一个简单的转账事务，从账户1转出100元到账户2。如果任一步骤失败（如账户余额不足），整个事务都会回滚，保证了资金的准确转移。

并发控制示例

考虑两个事务并发执行，事务A试图从账户1转账100元到账户2，同时事务B查询账户1的余额。

  • 未设置隔离级别或设置为Read Uncommitted：事务B可能看到事务A尚未提交的更改（脏读）。
  • 设置为Read Committed：事务B只能看到事务A提交后的余额，避免了脏读，但可能出现不可重复读（事务B多次查询同一数据，结果可能不同）。
  • 设置为Repeatable Read（MySQL默认）：事务B在开始后看到的数据不会因其他事务的提交而改变，避免了不可重复读，但可能遇到幻读（查询到事务A新增的记录）。
  • 设置为Serializable：最高隔离级别，通过串行化执行事务，彻底避免了并发问题，但性能代价较高。

使用事务隔离级别的示例（以MySQL为例）：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
START TRANSACTION;
SELECT Balance FROM Accounts WHERE AccountID = 1;
-- 执行其他操作...
COMMIT;

这个例子设置了事务的隔离级别为串行化，然后执行查询操作，确保了数据的一致性和可预测性，但请注意这会牺牲一定的并发性能。