数据库中的事务隔离

数据库中的事务隔离

尽管数据库为用户提供了锁的DML操作方式，但直接使用锁管理是非常麻烦的，因此数据库为用户提供了自动锁机制。只要用户指定会话的事务隔离级别，数据库就会分析事务中的SQL语句，然后自动为事务操作的数据资源添加上适合的锁。此外数据库还会维护这些锁，当一个资源上的锁数目太多时，自动进行锁升级以提高系统的运行性能，而这一过程对用户来说完全是透明的

一、数据资源并发访问时可能出现的问题有

1. 脏读：如果一个事务A对数据进行了更改，但是还没有提交，而另一个事务B就可以读到事务A尚未提交的更新结果。这样，当事务A进行回滚时，那么事务B开始读到的数据就是一笔脏数据。

2. 不可重复读：同一个事务在事务过程中，对同一个数据进行读取操作，读取到的结果不同。例如，事务B在事务A的更新操作前读到的数据，跟在事务A提交此更新操作后读到的数据，可能不同。

要避免不可重复读，需要将事务所操作的记录都加上锁，不允许其他事务对此记录进行写操作。

3. 幻读：同样一个查询在整个事务中多次执行，查询所得的结果不同。例如，事务A对全部记录做了更新操作，尚未提交前，事务B又插入了一条记录，那么事务A再次读取数据库时，会发现还有一条记录（即事务B新插入的记录）没有做更新。

二、事务的隔离性可以分为4种类型的隔离级别：Read Uncommitted,Read Committed, Repeatable Read和Serilization

1、Read Uncommitted

未授权读取，也称为读未提交，最低的隔离级别，允许脏读取，但不允许更新丢失。如果一个事务已经开始写数据，则另外一个数据则不允许同时进行写操作，但允许其他事务读此行数据。该隔离级别可以通过“排他写锁”实现。

在 READ UNCOMMITTED 级别运行的事务，不会发出共享锁来防止其他事务修改当前事务读取的数据。READ UNCOMMITTED 事务也不会被排他锁阻塞，排他锁会禁止当前事务读取其他事务已修改但尚未提交的行。设置此选项之后，可以读取未提交的修改，这种读取称为脏读。在事务结束之前，可以更改数据中的值，行也可以出现在数据集中或从数据集中消失。该选项的作用与在事务内所有 SELECT 语句中的所有表上设置 NOLOCK 相同。这是隔离级别中限制最少的级别。

2、READ COMMITTED

授权读取，也称为读提交，允许不可重复读取，但不允许脏读取。这可以通过“瞬间共享读锁”和“排他写锁”实现。读取数据的事务允许其他事务继续访问该行数据，但是未提交的写事务将会禁止其他事务访问该行。

指定语句不能读取已由其他事务修改但尚未提交的数据。这样可以避免脏读。其他事务可以在当前事务的各个语句之间更改数据，从而产生不可重复读取和幻像数据。该选项是 SQL Server 的默认设置。

READ COMMITTED 的行为取决于 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 数据库选项的设置：

• 如果将 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 设置为 OFF（默认设置），则数据库引擎 会使用共享锁防止其他事务在当前事务执行读取操作期间修改行。共享锁还会阻止语句在其他事务完成之前读取由这些事务修改的行。语句完成后便会释放共享锁。
   
• 如果将 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 设置为 ON，则数据库引擎 会使用行版本控制为每个语句提供一个在事务上一致的数据快照，因为该数据在语句开始时就存在。不使用锁来防止其他事务更新数据。
   

当 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 数据库选项设置为 ON 时，您可以使用 READCOMMITTEDLOCK 表提示为 READ_COMMITTED 隔离级别上运行的事务中的各语句请求共享锁，而不是行版本控制。

3、Repeatable Read

可重复读取，禁止不可重复读取和脏读取，但是有时可能出现幻影数据。这可以通过“共享读锁”和“排他写锁”实现。读取数据的事务将会禁止写事务（但允许读事务），写事务则禁止任何其他事务。

指定语句不能读取已由其他事务修改但尚未提交的行，并且指定，其他任何事务都不能在当前事务完成之前修改由当前事务读取的数据。

对事务中的每个语句所读取的全部数据都设置了共享锁，并且该共享锁一直保持到事务完成为止。这样可以防止其他事务修改当前事务读取的任何行。其他事务可以插入与当前事务所发出语句的搜索条件相匹配的新行。如果当前事务随后重试执行该语句，它会检索新行，从而产生幻读。由于共享锁一直保持到事务结束，而不是在每个语句结束时释放，所以并发级别低于默认的 READ COMMITTED 隔离级别。此选项只在必要时使用。

4、Serializable

序列化，提供严格的事务隔离。它要求事务序列化执行，事务只能一个接着一个地执行，但不能并发执行。如果仅仅通过“行级锁”是无法实现事务序列化的，必须通过其他机制保证新插入的数据不会被刚执行查询操作的事务访问到。

指定事务中任何语句读取的数据都将是在事务开始时便存在的数据的事务上一致的版本。事务只能识别在其开始之前提交的数据修改。在当前事务中执行的语句将看不到在当前事务开始以后由其他事务所做的数据修改。其效果就好像事务中的语句获得了已提交数据的快照，因为该数据在事务开始时就存在。

除非正在恢复数据库，否则 SNAPSHOT 事务不会在读取数据时请求锁。读取数据的 SNAPSHOT 事务不会阻止其他事务写入数据。写入数据的事务也不会阻止 SNAPSHOT 事务读取数据。

在数据库恢复的回滚阶段，如果尝试读取由其他正在回滚的事务锁定的数据，则 SNAPSHOT 事务将请求一个锁。在事务完成回滚之前，SNAPSHOT 事务会一直被阻塞。当事务取得授权之后，便会立即释放锁。

必须将 ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION 数据库选项设置为 ON，才能开始一个使用 SNAPSHOT 隔离级别的事务。如果使用 SNAPSHOT 隔离级别的事务访问多个数据库中的数据，则必须在每个数据库中将 ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION 都设置为 ON。

不能将通过其他隔离级别开始的事务设置为 SNAPSHOT 隔离级别，否则将导致事务中止。如果一个事务在 SNAPSHOT 隔离级别开始，则可以将它更改为另一个隔离级别，然后再返回 SNAPSHOT。一个事务从执行 BEGIN TRANSACTION 语句开始。

在 SNAPSHOT 隔离级别下运行的事务可以查看由该事务所做的更改。例如，如果事务对表执行 UPDATE，然后对同一个表发出 SELECT 语句，则修改后的数据将包含在结果集中。

语句不能读取已由其他事务修改但尚未提交的数据。
任何其他事务都不能在当前事务完成之前修改由当前事务读取的数据。
在当前事务完成之前，其他事务不能使用当前事务中任何语句读取的键值插入新行。

三、事务的隔离级别与数据资源并发访问时的问题的对应关系可以如下表所示：

四、事务的隔离总结

隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。对于多数应用程序，可以优先考虑把数据库系统的隔离级别设为Read Committed，它能够避免脏读取，而且具有较好的并发性能。尽管它会导致不可重复读、虚读和第二类丢失更新这些并发问题，在可能出现这类问题的个别场合，可以由应用程序采用悲观锁或乐观锁来控制。