数据库系统原理

一、事务

　　什么是事务呢？事务是具有ACID特性的一组操作，可以通过commit进行提交事务，也可以通过rollback对事务进行回滚。

　　

　　ACID

　　1. 原子性（Atomicity）

　　　　整个事务中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不可能停滞在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。

　　2. 一致性（Consistency）　　　

　　　　一个事务可以封装状态改变（除非它是一个只读的）。事务必须始终保持系统处于一致的状态，不管在任何给定的时间并发事务有多少。

　　也就是说：如果事务是并发多个，系统也必须如同串行事务一样操作。其主要特征是保护性和不变性(Preserving an Invariant)，以转账案例为例，假设有五个账户，每个账户余额是100元，那么五个账　户总额是500元，如果在这个5个账户之间同时发生多个转账，无论并发多少个，比如在A与B账户之间转账5元，在C与D账户之间转账10元，在B与E之间转账15元，五个账户总额也应该还是500元，这就是保护性和不变性。

　　3. 隔离性（Isolation）

　　　　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。如果有两个事务，运行在相同的时间内，执行相同的功能，事务的隔离性将确保每一事务在系统中认为只有该事务在使用系统。这种属性有时称为串行化，为了防止事务操作间的混淆，必须串行化或序列化请求，使得在同一时间仅有一个请求用于同一数据。

　　4. 持久性（Durability）

　　　　一旦事务提交，则其所做的修改将会永远保存到数据库中。即使系统发生崩溃，事务执行的结果也不能丢失。

　　使用重做日志来保证持久性。

 

　　

　　事务的 ACID 特性概念简单，但不是很好理解，主要是因为这几个特性不是一种平级关系：

• 只有满足一致性，事务的执行结果才是正确的。
• 在无并发的情况下，事务串行执行，隔离性一定能够满足。此时只要能满足原子性，就一定能满足一致性。
• 在并发的情况下，多个事务并行执行，事务不仅要满足原子性，还需要满足隔离性，才能满足一致性。
• 事务满足持久化是为了能应对数据库崩溃的情况。

　　AUTOCOMMIT

　　MySQL 默认采用自动提交模式。也就是说，如果不显式使用 START TRANSACTION 语句来开始一个事务，那么每个

查询都会被当做一个事务自动提交。

 

二、并发一致性问题

　　在并发环境下，由于事务的隔离性很难保证，所以会产生并发一致性问题。

　　并发一致性问题主要有以下四种

1. 丢失修改
2. 数据脏读
3. 幻影读
4. 不可重复读

　　我们假设目前有两个事务，Transaction1和Transaction2,简称T1、T2 它们目前处于并发执行状态，由于隔离性不能保证的情况下，出现了以上四种情况。

首先是丢失修改，T1 和 T2 两个事务都对一个数据进行修改，T1 先修改，T2 随后修改，T2 的修改覆盖了 T1 的修改。其次是数据脏读，T1对数据进行修改的同时

T2对数据进行了读取，但是T1最后进行了回滚操作，但是T2读取了T1修改后的数据造成了脏读数据。然后就是幻影读，T1在对一个数据范围进行读取的时候，T2

对范围新增了数据，导致T1的读取结果与预期不一致。最后是不可重复读，T1事务对数据有两次读取操作，但在T1事务执行期间，T2事务对数据做了修改，导致T1

事务的第二次读取事务的结果和第一次不一致。　

　　产生并发不一致性问题主要原因是破坏了事务的隔离性，解决方法是通过并发控制来保证隔离性。并发控制可以通过

封锁来实现，但是封锁操作需要用户自己控制，相当复杂。数据库管理系统提供了事务的隔离级别，让用户以一种更

轻松的方式处理并发一致性问题。

三、封锁　

　　封锁粒度

 

　　MySQL 中提供了两种封锁粒度：行级锁以及表级锁。

应该尽量只锁定需要修改的那部分数据，而不是所有的资源。锁定的数据量越少，发生锁争用的可能就越小，系统的

并发程度就越高。

但是加锁需要消耗资源，锁的各种操作（包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态）都会增加系统开销。因此封锁粒度

越小，系统开销就越大。

在选择封锁粒度时，需要在锁开销和并发程度之间做一个权衡。

　　封锁类型 

1. 读写锁

• 排它锁   简写为 X 锁，又称写锁
• 共享锁   简写为 S 锁，又称读锁。

　　2. 意向锁

　　使用意向锁（Intention Locks）可以更容易地支持多粒度封锁。

在存在行级锁和表级锁的情况下，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，就需要先检测是否有其它事务对表 A 或者表 A 中的任

意一行加了锁，那么就需要对表 A 的每一行都检测一次，这是非常耗时的。

意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS，IX/IS 都是表锁，用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加 X 锁或 S

锁。有以下两个规定：

　　一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前，必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁；

　　一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前，必须先获得表的 IX 锁。

　　通过引入意向锁，事务 T 想要对表 A 加 X 锁，只需要先检测是否有其它事务对表 A 加了 X/IX/S/IS 锁，如果加了就表

示有其它事务正在使用这个表或者表中某一行的锁，因此事务 T 加 X 锁失败。

　　总结：

　　首先我们知道了事务的概念：是一组具有ACID特性的操作，由于在并发环境下，事务会出现同时处理操作的现象，导致了事务的隔离性得不到保证，隔离性得不到保证就会使的

事务的一致性出错，从而导致并发一致性的一系列问题：脏读、幻读、不可重复读、丢失修改等。而解决的办法就是进行封锁，封锁有封锁粒度和封锁类型两个概念，封锁粒度有

行级锁和表级锁，封锁类型有 读写锁、意向锁，读写锁又包括了排它锁（写锁）、共享锁（读锁），最后就是对数据库表进行加锁操作是兼容性的问题。