数据库隔离性探讨

数据库事务需要满足四个特性，ACID，即原子性(Atomic)，一致性(Consistency)，隔离性(Isolation)，持久性(Durability)。在关系数据库中，这些特性需要借助借助redo log、锁、snapshot等手段来实现。

隔离性要求各事务之间相互独立，所进行的操作不会相互影响，其用意还是保证各数据读写操作的一致性。标准SQL92规范定义了四种隔离级别，以及相应要禁止的三种现象(Phenomena)。隔离级别越高，数据一致性的保证越强，但同时数据库的并发能力也越差。

数据库并发操作引起的问题(现象)有：

1. 脏读(Dirty read)。事务A读取了事务B中尚未提交的数据。如果事务B回滚，则A读取使用了错误的数据。
2. 不可重复度(Unrepeatable read)。在事务A多次的读取过程中，事务B对数据进行了修改，导致事务A多次读取的数据不一致。
3. 幻读(Phantom read)。在事务A多次读取构成中，事务B对数据进行了新增操作，导致事务A多次读取的数据不一致。幻读和不可重复读的区别在于，不可重复是针对记录的update操作，只要在记录上加写锁，就可避免；幻读是对记录的insert操作，要禁止幻读必须加上全局的写锁(比如在表上加写锁)。

另外说一下两类丢失更新：

4.第一类丢失更新(回滚丢失，Lost update)。在事务A期间，事务B对数据进行了更新；在事务A撤销之后，覆盖了事务B已经提交的数据。SQL92没有定义这种现象，标准定义的所有隔离界别都不允许第一类丢失更新发生。
5.第二类丢失更新(覆盖丢失，Second lost update)。在事务A期间，事务B对数据进行了更新；在事务A提交之后，覆盖了事务B已经提交的数据。第二类丢失更新，实际上和不可重复读是同一种问题。

SQL92定义的四种隔离级别：

1.未提交读(Read uncommitted)。写操作加写锁，读操作不加锁。禁止第一类丢失更新，但是会出现所有其他数据并发问题。
2.提交读(Read committed)。写操作加写锁，读操作加读锁。禁止第一类丢失更新和脏读。这是大部分关系数据库的默认隔离级别。
3.可重复读(Read repeatable)。对于读操作加读锁到事务结束，其他事务的更新操作只能等到事务结束之后进行。和提交读的区别在于，提交读的读操作是加读锁到本次读操作结束，可重复读的锁粒度更大。禁止两类丢失更新，禁止脏读和不可重复度，但是可能出现幻读。
4.序列化(Serializable)。读操作加表级读锁至事务结束。可以禁止幻读。

	第一类丢失更新	脏读	不可重复读	第二类丢失更新	幻读
Read uncommitted	禁止	不禁止	不禁止	不禁止	不禁止
Read committed	禁止	禁止	不禁止	不禁止	不禁止
Read repeatable	禁止	禁止	禁止	禁止	不禁止
Serializable	禁止	禁止	禁止	禁止	禁止

大多数关系数据库默认使用Read committed的隔离级别，Mysql InnoDB默认使用Read repeatable的隔离级别，这和Mysql replication机制使用Statement日志格式有关。各数据库隔离级别的实现也是有差别的，例如Oracle支持Read committed和Serializable两种隔离级别，另外可以通过使用读快照在Read committed级别上禁止不可重复读问题；Mysql InnoDB在Read repeatable级别上使用next-key locking策略来避免幻读现象的产生。