数据库的事务及隔离级别

在操作数据库时，经常需要将一系列操作打包成一个原子操作：要么全部执行，要么全部不执行。一个最常被用来举例子的场景是银行转账问题，假设有两个用户 A 和 B，A 要向 B 转账 100 元需要进行以下操作：

查询 A 的余额；
若余额大于 100，则减去 100，并写回数据库；
B 的余额加上 100，并写回数据库；

这时候若第二步执行成功，但第三步失败了，会导致 A 平白无故损失 100 元，引发不一致的情况。因此需要进行特殊保护。

很多数据库提供了事务的概念。所谓「事务」，就是发送给数据库的一系列操作的集合。这些操作需满足 ACID 特性，即：

A：原子性（Atomicity），事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行，要么都不执行。
C：一致性（Consistency），事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态。一致状态的含义是数据库中的数据应满足完整性约束。
I：隔离性（Isolation），多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行。
D：持久性（Durability），已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中。

以最常见的 MySQL 为例，假设有两张表：

用户表 user

id	uid	uname
1	1	A
2	2	B
3	3	C

余额表 money

id	uid	money
1	1	500
2	2	200
3	3	100

则对应的事务语句为：

BEGIN;

select money from money,user where money.uid = user.uid and uname = 'A';
#suppose Amoney is greater than 100
update money set money = Amoney-100 where uid = (select uid from user where uname = 'A');
select money from money,user where money.uid = user.uid and uname = 'B';
update money set money = Bmoney+100 where uid = (select uid from user where uname = 'B');

COMMIT;

事务的隔离级别

事务解决了原子性的问题。但如果用户 A 同时给 B 和 C 分别转了 100 元，来看看会有什么问题：

事务1	事务2
BEGIN	BEGIN
select A: money==500
	select A: money==500
update A: money==400
	update A: money==400
select B: money==200
	select C: money==100
update B: money==300
	update C: money=200
COMMIT	COMMIT

最后的结果是，B 和 C 的账户分别增加了 100 元，但 A 的账户只减少了 100 元，而不是 200！原因在于事务 1 写回 A 的余额之前，事务 2 已经读取了 A 的余额，导致事务 2 的 update 语句覆盖了事务 1 update 的结果。

因此，人们规定了四种隔离级别来在不同层次上防止这些情况：

未提交读（read uncommitted）

未提交读其实就是上面写到的这种情况：事务 2 读到了被事务 1 修改的数据，但事务 1 没有 COMMIT，而是 ROLLBACK，导致「脏读」。这是一种安全性最低的隔离级别，一般很少有这种实现。

已提交读（read committed）

已提交读可以预防「脏读」，其原理就是一个事务无法读到被另一个事务修改但没有提交的数据。如下：

事务1	事务2
BEGIN	BEGIN
select A: money==500
update A: money==400
select B: money==200
update B: money==300
	select A: money==500
COMMIT
	select A: money==400
	update A: money==300
	select C: money==100
	update C: monty==200
	COMMIT

已提交读是大多数数据库默认的隔离级别（MySQL InnoDB 引擎除外），它可以解决「脏读」的问题，但也带来了「不可重复读」的问题：即两次对 A 的余额读取的结果不一样。

可重复读（repeatable read）

MySQL 的 InnoDB 引擎默认设置为此级别。其保证了数据在一个事务连续的两次读取中结果相同：

事务1	事务2
BEGIN	BEGIN
select A: money==500
update A: money==400
select B: money==200
update B: money==300
delete A: A is nil
	select A: money==500
COMMIT
	select A: money==500
	update A: Error! A is not exists!

事务 2 在事务 1 COMMIT 前后去查询用户 A 的余额，都明确告知存在，且值为 500，但当事务 2 尝试更新用户 A 的余额时，会报错：用户 A 不存在！这就出现了「幻读」。

可串行化（serializable）

可串行化是最高的隔离级别，当然也是性能最低的。但它保证了数据的完全一致性，不会再出现「脏读」、「不可重复读」、「幻读」等现象。总结为下表：

隔离级别	未提交读	已提交读	可重复读	可串行化
脏读	是	否	否	否
不可重复读	是	是	否	否
幻读	是	是	是	否