MySQL 学习笔记（9）— 事务控制语句、事务属性以及并发和隔离级别
1. 事务概念
事务处理（transaction processing）可以用来维护数据库的完整性，它保证成批的 MySQL 操作要么完全执行，要么完全不执行。
下面是关于事务处理需要知道的几个术语：
- 事务（
transaction）指一组SQL语句； - 回退（
rollback）指撤销指定SQL语句的过程； - 提交（
commit）指将未存储的SQL语句结果写入数据库表； - 保留点（
savepoint）指事务处理中设置的临时占位符（placeholder），
你可以对它发布回退（与回退整个事务处理不同）。
事务仅仅适应于 INSERT、UPDATE、DELETE，对 SELECT、CREATE、DROP不生效。
2. 事务控制语句
SQL 定义了用于管理数据库事务的事务控制语句（Transaction Control Language）。MySQL 实现了以下语句：
BEGIN或者START TRANSACTION，开始一个事务；COMMIT，提交事务；ROLLBACK，撤销事务；SAVEPOINT，事务保存点，用于撤销部分事务；SET autocommit = {0 | 1}，设置事务是否自动提交。
实际上，由于 MySQL 默认启用了自动提交（autocommit），任何数据操作都会自动提交：
show variables like 'autocommit';
Variable_name|Value|
-------------|-----|
autocommit |ON |INSERT INTO bank_card VALUES ('62220803', 'C', 2000);
接下来我们看一下 ROLLBACK 命令的作用：
BEGIN;
INSERT INTO bank_card VALUES ('62220804', 'D', 1000);
ROLLBACK;
其中，BEGIN 开始一个新的事务；然后插入一条记录；最后使用 ROLLBACK 撤销该事务。因此，最终不会创建卡号为 “62220804” 的记录。
Oracle支持事务管理的COMMIT、ROLLBACK以及SAVEPOINT语句。Oracle中不需要手动开始事务，一个事务的结束意味着另一个事务的开始。
SQL Server支持事务管理的BEGIN TRANSACTION、COMMIT、ROLLBACK以及SAVE TRANSACTION语句。
PostgreSQL支持事务管理的BEGIN、COMMIT、ROLLBACK以及SAVEPOINT语句。
3. 事务的 ACID 属性
SQL 标准定义了数据库事务的四种特性：ACID。
3.1 原子性
原子性（Atomic）是指一个事务包含的所有 SQL 语句要么全部成功，要么全部失败。
例如，某个事务需要更新 100 条记录；但是在更新到一半时系统出现故障，数据库必须保证能够回滚已经修改过的数据，就像没有执行过任何修改一样。
3.2 一致性
一致性（Consistency）意味着事务开始之前，数据库位于一致性的状态；事务完成之后，数据库仍然位于一致性的状态。
例如，银行转账事务中；如果一个账户扣款成功，但是另一个账户加钱失败，就会出现数据不一致（此时需要回滚已经执行的扣款操作）。另外，数据库还必须保证满足完整性约束，比如账户扣款之后不能出现余额为负数（在余额字段上添加检查约束）。
3.3 隔离性
隔离性（Isolation）与并发事务有关，一个事务的影响在提交之前对其他事务不可见，多个并发的事务之间相互隔离。
例如，账户 A 向账户 B 转账的过程中，账户 B 查询的余额应该是转账之前的数目；如果多人同时向账户 B 转账，结果也应该保持一致性，和依次进行转账的结果一样。SQL 标准定义了 4 种不同的事务隔离级别，我们将会在下文进行介绍。
3.3 持久性
持久性（Durability）表示已经提交的事务必须永久生效，即使发生断电、系统崩溃等故障，数据库都不会丢失数据。
数据库系统通常使用重做日志（REDO）或者预写式日志（WAL）实现事务的持久性。简单来说，它们都是在提交之前将数据的修改操作记录到日志文件中；当数据库出现崩溃时，可以利用这些日志重做之前的修改，从而避免数据的丢失。
对于我们开发者而言，重点需要注意的是隔离级别，而隔离级别又与并发访问有关。
4. 并发和隔离级别
数据库的并发意味着多个用户同时访问相同的数据，例如 A 和 C 同时给 B 转账。数据库的并发访问可能带来以下问题：
4.1 脏读（Dirty Read）
当一个事务允许读取另一个事务修改但未提交的数据时，就可能发生脏读。
例如，B 的初始余额为 0；A 向 B 转账 1000 元但没有提交；此时 B 能够看到 A 转过来的 1000 元，并且成功取款 1000 元；然后 A 取消了转账；银行损失了 1000 元。很显然，银行不会允许这种事情发生。
4.2 不可重复读（Nonrepeatable Read）
一个事务读取某一记录后，该数据被另一个事务修改提交，再次读取该记录时结果发生了改变。
例如，B 查询初始余额为 0；此时 A 向 B 转账 1000 元并且提交；B 再次查询发现余额变成了 1000 元，以为天上掉馅饼了。
4.3 幻读（Phantom Read）
一个事务第一次读取数据后，另一个事务增加或者删除了某些数据，再次读取时结果的数量发生了变化。幻读和非重复读有点类似，都是由于其他事务修改数据导致的结果变化。
4.4 更新丢失（Lost Update）
第一类：当两个事务更新相同的数据时，如果第一个事务被提交，然后第二个事务被撤销；那么第一个事务的更新也会被撤销。第二类：当两个事务同时读取某一记录，然后分别进行修改提交；就会造成先提交的事务的修改丢失。
5. 隔离级别
为了解决并发访问可能导致的各种问题，SQL 标准定义了 4 种不同的事务隔离级别（从低到高）：
| 隔离级别 | 脏读 | 更新丢失 | 不可重复读 | 幻读 |
|---|---|---|---|---|
| 读未提交（Read Uncommitted） | 可能 | 可能 | 可能 | 可能 |
| 读已提交（Read Committed） | – | 可能 | 可能 | 可能 |
| 可重复读（Repeatable Read） | – | – | – | 可能 |
| 序列化（Serializable） | – | – | – | – |
- 读未提交隔离级别最低，一个事务可以看到其他事务未提交的修改。该级别可能产生各种并发异常；如果一个事务已经修改某个数据，则另一个事务不允许同时修改该数据，写操作一定是按照顺序执行。
PostgreSQL消除了读未提交级别时的脏读。 - 读已提交只能看到其他事务已经提交的数据，不会出现脏读。
- 可重复读可能出现幻读。
MySQL中的Innodb存储引擎和PostgreSQL在可重复读级别消除了幻读。 - 序列化提供最高级别的事务隔离。它要求事务只能一个接着一个地执行，不支持并发访问。
事务的隔离级别越高，越能保证数据的一致性；但同时会对并发带来更大的影响。不同数据库默认使用的隔离级别如下：
Oracle、SQL Server以及PostgreSQL默认使用读已提交隔离级别；MySQL InnoDB存储引擎默认使用可重复读隔离级别。
一般情况下，大多数数据库的默认隔离级别为读已提交；此时，可以避免脏读，同时拥有不错的并发性能。尽管可能会导致不可重复度、幻读以及丢失更新，但是可以通过应用程序加锁进行处理。
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