数据库事务隔离级别与封锁协议

{% include JB/setup %}

一、事务的4个基本特征

1. 原子性 (Atomicity ) 要么全执行，要么都不执行。
2. 一致性( Consistency ) 事务在系统完整性中实施一致性，这通过保证系统的任何事务最后都处于有效状态来实现。
3. 隔离性 ( Isolation) 在隔离状态执行事务，使它们好像是系统在给定时间内执行的唯一操作。
4. 持久性 (Durabilily) 持久性意味着一旦事务执行成功，在系统中产生的所有变化将是永久的。

二、为什么需要对事务并发控制

如果不对事务进行并发控制，我们看看数据库并发操作是会有那些异常情形

1. 丢失更新(Lost update) 两个事务都同时更新一行数据，但是第二个事务却中途失败退出，导致对数据的两个修改都失效了。
2. 脏读(Dirty Reads) 一个事务开始读取了某行数据，但是另外一个事务已经更新了此数据但没有能够及时提交。这是相当危险的，因为很可能所有的操作都被回滚。
3. 非重复读(Non-repeatable Reads) 一个事务对同一行数据重复读取两次，但是却得到了不同的结果。同一查询在同一事务中多次进行，由于其他提交事务所做的修改或删除，每次返回不同的结果集，此时发生非重复读。
4. 二类丢失更新(Second lost updates problem) 无法重复读取的特例。有两个并发事务同时读取同一行数据，然后其中一个对它进行修改提交，而另一个也进行了修改提交。这就会造成第一次写操作失效。
5. 幻像读(Phantom Reads) 事务在操作过程中进行两次查询，第二次查询的结果包含了第一次查

三、数据库的隔离级别

为了兼顾并发效率和异常控制，在标准SQL规范中，定义了4个事务隔离级别，（ORACLE和SQLSERER对标准隔离级别有不同的实现 ）

1. 未提交读(Read Uncommitted) 直译就是"读未提交",意思就是即使一个更新语句没有提交,但是别 的事务可以读到这个改变.这是很不安全的。允许任务读取数据库中未提交的数据更改，也称为脏读。
2. 提交读(Read Committed) 直译就是"读提交",可防止脏读，意思就是语句提交以后即执行了COMMIT以后 别的事务就能读到这个改变. 只能读取到已经提交的数据。Oracle等多数数据库默认都是该级别
3. 可重复读(Repeatable Read)： 直译就是"可以重复读",这是说在同一个事务里面先后执行同一个查询语句的时候,得到的结果是一样的.在同一个事务内的查询都是事务开始时刻一致的，InnoDB默认级别。在SQL标准中，该隔离级别消除了不可重复读，但是还存在幻象读
4. 串行读(Serializable) 直译就是"序列化",意思是说这个事务执行的时候不允许别的事务并发执行. 完全串行化的读，每次读都需要获得表级共享锁，读写相互都会阻塞

四，隔离级别对并发的控制

下表是各隔离级别对各种异常的控制能力。

LU丢失更新DR脏读NRR非重复读SLU二类丢失更新PR幻像读 未提交读RUYYYYY 提交读RCNNYYY 可重复读RRNNNNY 串行读SNNNNN

五、并发一致性问题的解决办法

封锁（Locking）

封锁是实现并发控制的一个非常重要的技术。所谓封锁就是事务T在对某个数据对象例如表、记录等操作之前，先向系统发出请求，对其加锁。加锁后事务T就对该 数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其它的事务不能更新此数据对象。 基本的封锁类型有两种：排它锁（Exclusive locks 简记为X锁）和共享锁（Share locks 简记为S锁）。
排它锁又称为写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其它任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。这就保证了其它事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。
共享锁又称为读锁。若事务T对数据对象A加上S锁，则其它事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这就保证了其它事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。

封锁协议

在 运用X锁和S锁这两种基本封锁，对数据对象加锁时，还需要约定一些规则，例如应何时申请X锁或S锁、持锁时间、何时释放等。我们称这些规则为封锁协议 （Locking Protocol）。对封锁方式规定不同的规则，就形成了各种不同的封锁协议。下面介绍三级封锁协议。三级封锁协议分别在不同程度上解决了丢失的修改、不 可重复读和读"脏"数据等不一致性问题，为并发操作的正确调度提供一定的保证。下面只给出三级封锁协议的定义，不再做过多探讨。

1. 级封锁协议是：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。 1级封锁协议可防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。在1级封锁协议中，如果仅仅是读数据不对其进行修改，是不需要加锁的，所以它不能保证可重复读和不 读"脏"数据。
2. 级封锁协议是：1级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。2级封锁协议除防止了丢失修改，还可进一步防止读"脏"数据。
3. 级封锁协议是：1级封锁协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。3级封锁协议除防止了丢失修改和不读'脏'数据外，还进一步防止了不可重复读。

六、一般处理并发问题时的步骤：

1. 开启事务。
2. 申请写权限，也就是给对象(表或记录)加锁。
3. 假如失败，则结束事务，过一会重试。
4. 假如成功，也就是给对象加锁成功，防止其他用户再用同样的方式打开。
5. 进行编辑操作。
6. 写入所进行的编辑结果。
7. 假如写入成功，则提交事务,完成操作。
8. 假如写入失败，则回滚事务，取消提交。
9. (7.8)两步操作已释放了锁定的对象，恢复到操作前的状态。