数据库ACID

ACID与ACID原则

ACID 指的是数据库事务正确执行的四个基本要素的缩写。包含:原子性(Atomicity)一致性(Consistency)隔离性(Isolation)持久性(Durability)。一个支持事务(Transaction)的数据库,必需要具有这四种特性,否则在事务过程(Transaction processing)当中无法保证数据的正确性。

原子性

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。

一致性

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。

隔离性

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。

持久性

持久性是指一旦事务提交后,它所做的修改将会永久的保存在数据库上,即使出现宕机也不会丢失。

### 数据库 ACID 特性详解 #### 1. 原子性(Atomicity) 原子性确保事务中的所有操作要么全部完成,要么完全不执行。如果事务在执行过程中发生错误或中断,则整个事务将被回滚到初始状态,以保证数据的一致性和完整性[^1]。例如,在银行转账场景中,如果从账户 A 转账到账户 B 的过程中出现故障,原子性会确保资金不会丢失,且两个账户的状态恢复到事务开始之前的状态[^3]。 #### 2. 一致性(Consistency) 一致性要求事务的执行必须使数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。这意味着事务不能破坏数据库的完整性约束,包括外键、唯一性等规则[^2]。例如,如果数据库中存在一个规则:用户的余额不能为负数,那么任何事务都不能违反这一规则[^1]。 #### 3. 隔离性(Isolation) 隔离性确保多个事务并发执行时,每个事务都像在单独的系统中运行一样,彼此之间互不干扰。这通过事务隔离级别来实现,常见的隔离级别包括读未提交(Read Uncommitted)、读已提交(Read Committed)、可重复读(Repeatable Read)和串行化(Serializable)[^4]。隔离性可以防止脏读、不可重复读和幻读等问题,从而保证数据的正确性和一致性。 #### 4. 持久性(Durability) 持久性表示一旦事务成功提交,其对数据库的更改将永久保存,即使系统发生故障也不会丢失。这种特性通常通过写入日志文件或存储在非易失性介质上来实现。例如,在事务提交后,即使数据库服务器突然断电,重启后仍然能够恢复已提交的数据[^1]。 ```python # 示例代码:使用 SQL 实现事务处理 try: # 开始事务 connection.begin() # 执行一系列操作 cursor.execute("UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;") cursor.execute("UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;") # 提交事务 connection.commit() except Exception as e: # 如果发生异常,回滚事务 connection.rollback() raise e ``` 上述代码展示了如何通过编程语言与数据库交互时实现事务的 ACID 特性。通过 `connection.begin()` 开始事务,并在成功完成后调用 `connection.commit()` 提交事务。如果发生异常,则调用 `connection.rollback()` 确保数据恢复到事务开始前的状态。 ---
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