什么是事务,事务的四个特性是什么

本文深入解析pgSQL事务的ACID特性,包括原子性、一致性、隔离性和持久性,并详细介绍了事务隔离级别及其对解决脏读、不可重复读及幻读等问题的作用。

    最近在学习pgSQL,忽然想到一个问题,pgSQL的事务是否和其他事务一样呢?由此就有了这篇小结。

首先什么是事务?

事务(Transaction)是并发控制单位,是用户定义的一个操作序列,这些操作要么都做,要么都不做,是一个不可分割的工作单位。

事务通常以BEGIN TRANSACTION开始,以COMMIT或ROLLBACK结束。


事务的 ACID又是什么?

事务具有四个特征:原子性( Atomicity )、一致性( Consistency )、隔离性( Isolation )和持续性( Durability )。这四个特性简称为 ACID 特性。
事务中的所有操作要么全部执行,要么都不执行; 如果事务没有原子性的保证,那么在发生系统 故障的情况下,数据库就有可能处于不一致状态。 因而,事务的原子性与一致性是密切相关的。

如果一个数据库声称支持事务的操作,那么该数据库必须要具备以下四个特性

⑴ 原子性(Atomicity)
  原子性是指事务包含的所有操作要么全部成功,要么全部失败回滚,这和前面两篇博客介绍事务的功能是一样的概念,因此事务的操作如果成功就必须要完全应用到数据库,如果操作失败则不能对数据库有任何影响。

⑵ 一致性(Consistency)
  一致性是指事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态,也就是说一个事务执行之前和执行之后都必须处于一致性状态。

  拿转账来说,假设用户A和用户B两者的钱加起来一共是5000,那么不管A和B之间如何转账,转几次账,事务结束后两个用户的钱相加起来应该还得是5000,这就是事务的一致性。


⑶ 隔离性(Isolation)

  隔离性是当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。

  即要达到这么一种效果:对于任意两个并发的事务T1和T2,在事务T1看来,T2要么在T1开始之前就已经结束,要么在T1结束之后才开始,这样每个事务都感觉不到有其他事务在并发地执行。

  关于事务的隔离性数据库提供了多种隔离级别,稍后会介绍到。


⑷ 持久性(Durability)

  持久性是指一个事务一旦被提交了,那么对数据库中的数据的改变就是永久性的,即便是在数据库系统遇到故障的情况下也不会丢失提交事务的操作。

  例如我们在使用JDBC操作数据库时,在提交事务方法后,提示用户事务操作完成,当我们程序执行完成直到看到提示后,就可以认定事务以及正确提交,即使这时候数据库出现了问题,也必须要将我们的事务完全执行完成,否则就会造成我们看到提示事务处理完毕,但是数据库因为故障而没有执行事务的重大错误。


 
  以上介绍完事务的四大特性(简称ACID),现在重点来说明下事务的隔离性,当多个线程都开启事务操作数据库中的数据时,数据库系统要能进行隔离操作,以保证各个线程获取数据的准确性,在介绍数据库提供的各种隔离级别之前,我们先看看如果不考虑事务的隔离性,会发生的几种问题:


1,脏读

  脏读是指在一个事务处理过程里读取了另一个未提交的事务中的数据。

  当一个事务正在多次修改某个数据,而在这个事务中这多次的修改都还未提交,这时一个并发的事务来访问该数据,就会造成两个事务得到的数据不一致。例如:用户A向用户B转账100元,对应SQL命令如下

update account set money=money+100 where name=’B’; (此时A通知B) update account set money=money - 100 where name=’A’;


  当只执行第一条SQL时,A通知B查看账户,B发现确实钱已到账(此时即发生了脏读),而之后无论第二条SQL是否执行,只要该事务不提交,则所有操作都将回滚,那么当B以后再次查看账户时就会发现钱其实并没有转。

2,不可重复读

  不可重复读是指在对于数据库中的某个数据,一个事务范围内多次查询却返回了不同的数据值,这是由于在查询间隔,被另一个事务修改并提交了。

  例如事务T1在读取某一数据,而事务T2立马修改了这个数据并且提交事务给数据库,事务T1再次读取该数据就得到了不同的结果,发送了不可重复读。

  不可重复读和脏读的区别是,脏读是某一事务读取了另一个事务未提交的脏数据,而不可重复读则是读取了前一事务提交的数据。

  在某些情况下,不可重复读并不是问题,比如我们多次查询某个数据当然以最后查询得到的结果为主。但在另一些情况下就有可能发生问题,例如对于同一个数据A和B依次查询就可能不同,A和B就可能打起来了……

3,虚读(幻读)

  幻读是事务非独立执行时发生的一种现象。例如事务T1对一个表中所有的行的某个数据项做了从“1”修改为“2”的操作,这时事务T2又对这个表中插入了一行数据项,而这个数据项的数值还是为“1”并且提交给数据库。而操作事务T1的用户如果再查看刚刚修改的数据,会发现还有一行没有修改,其实这行是从事务T2中添加的,就好像产生幻觉一样,这就是发生了幻读。

  幻读和不可重复读都是读取了另一条已经提交的事务(这点就脏读不同),所不同的是不可重复读查询的都是同一个数据项,而幻读针对的是一批数据整体(比如数据的个数)。

 

  现在来看看MySQL数据库为我们提供的四种隔离级别:

  ① Serializable (串行化):可避免脏读、不可重复读、幻读的发生。
  ② Repeatable read (可重复读):可避免脏读、不可重复读的发生。
  ③ Read committed (读已提交):可避免脏读的发生。
  ④ Read uncommitted (读未提交):最低级别,任何情况都无法保证。



  以上四种隔离级别最高的是Serializable级别,最低的是Read uncommitted级别,当然级别越高,执行效率就越低。像Serializable这样的级别,就是以锁表的方式(类似于Java多线程中的锁)使得其他的线程只能在锁外等待,所以平时选用何种隔离级别应该根据实际情况。在MySQL数据库中默认的隔离级别为Repeatable read (可重复读)。

  在MySQL数据库中,支持上面四种隔离级别,默认的为Repeatable read (可重复读);而在Oracle数据库中,只支持Serializable (串行化)级别和Read committed (读已提交)这两种级别,其中默认的为Read committed级别。

  在MySQL数据库中查看当前事务的隔离级别:

select @@tx_isolation;

  在MySQL数据库中设置事务的隔离 级别:

set [glogal | session] transaction isolation level 隔离级别名称; set tx_isolation=’隔离级别名称;‘

记住:设置数据库的隔离级别一定要是在开启事务之前!
  
  后记:隔离级别的设置只对当前链接有效。对于使用MySQL命令窗口而言,一个窗口就相当于一个链接,当前窗口设置的隔离级别只对当前窗口中的事务有效;对于JDBC操作数据库来说,一个Connection对象相当于一个链接,而对于Connection对象设置的隔离级别只对该Connection对象有效,与其他链接Connection对象无关。

嘿嘿,相信这一次不会在有疑问了,继续 加油!

参考博客:

http://www.zhihu.com/question/23989904


http://dev.mysql.com/doc/refman/5.6/en/set-transaction.html









<think>首先,用户的问题是:“我想了解事务及其四大特性 请问事务的定义及其ACID四大特性”。我需要根据系统级指令来构建我的回答。 系统级指令关键点: - 所有行内数学表达式使用 $...$ 格式。 - 独立公式使用 $$...$$ 格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如 [^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,尽量保证回答真实可靠。 - 参考提供的引用内容,但根据用户需求调整。 提供的引用内容: - 引用[1]:描述了事务的ACID四大特性,强调原子性是基础,隔离性是手段,一致性是约束条件,持久性是目的。 - 引用[2]:解释了事务的定义和ACID特性,特别是原子性通过undo log实现。 - 引用[3]:讨论了隔离级别,如读未提交可能导致脏读。 用户需求:了解事务的定义及其ACID四大特性。 我的回答结构: 1. **介绍事务的定义**:从引用中提取核心定义。 2. **解释ACID四大特性**:逐步解释每个特性。 - 原子性(Atomicity) - 一致性(Consistency) - 隔离性(Isolation) - 持久性(Durability) 使用简单语言,确保清晰。 3. **添加数学表达式**:如果适用,例如在解释数据库操作时,使用行内LaTeX。但事务特性本身可能不需要复杂数学。如果有方程或变量,如引用中的例子,使用 $...$。 4. **引用标识**:在回答中自然地添加引用标识。例如,当引用某个观点时,加上 [^1]。 5. **生成相关问题**:在回答结束后,添加“相关问题”部分,列出几个相关问题。 关键点: - 事务定义:事务是数据库中的一个逻辑工作单元,包含一个或多个操作,这些操作要么全部成功,要么全部失败。 - ACID特性: - 原子性:事务中的操作要么全部完成,要么全部不完成。 - 一致性:事务执行后,数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。 - 隔离性:多个事务并发执行时,互不干扰。 - 持久性:一旦事务提交,其修改永久保存在数据库中。 添加数学表达式: - 在解释一致性时,如果有数据库状态转换,可以使用 $S \rightarrow S'$ 表示状态变化。 - 在隔离性中,讨论隔离级别时,可以提到一些数学概念,如脏读概率,但保持简单。 使用中文回答。 回答结构: 1. **开头**:直接回答用户问题。 2. **主体**: - 定义事务。 - 详细解释每个ACID特性。 3. **结尾**:总结。 4. **相关问题**:生成3-4个相关问题。 相关问题示例(基于主题): 1. 事务的隔离级别有哪些? 2. 如何实现事务的原子性? 3. 事务在分布式系统中的应用? 4. ACID特性如何影响数据库性能? 确保引用标识: - 例如,在解释原子性时,提到undo log,添加 [^2]。 - 在讨论隔离性时,引用隔离级别,添加 [^3]。 最终回答: - 使用清晰段落。 - 避免复制粘贴,用自己的话解释。</think>### 事务的定义及其ACID四大特性 事务是数据库管理系统中的一个核心概念,用于确保数据库操作的一致性和可靠性。简单来说,事务是一个逻辑工作单元,包含一个或多个数据库操作(如插入、更新、删除),这些操作要么全部成功执行,要么全部失败回滚。事务的设计目的是在并发和故障场景下维护数据的完整性[^1]。 ACID是事务的四大特性,每个特性都保障了事务的可靠性: 1. **原子性(Atomicity)**:事务中的操作被视为一个不可分割的整体。要么所有操作都成功完成(提交),要么全部失败回滚(撤销)。例如,在银行转账中,扣款和加款必须同时成功或同时失败,避免部分执行导致数据不一致。实现机制通常通过undo log(回滚日志)实现:操作前先记录日志,如果事务失败,系统根据日志回滚所有修改[^2]。数学上,这可以表示为:如果事务 $T$ 包含操作序列 $O_1, O_2, \ldots, O_n$,则 $T$ 要么执行所有 $O_i$,要么不执行任何 $O_i$。 2. **一致性(Consistency)**:事务执行后,数据库必须从一个有效状态转换到另一个有效状态,满足所有预定义的约束(如唯一键、外键)。例如,转账后账户总额保持不变。如果事务违反约束,它将自动回滚。一致性是事务的约束条件,依赖于原子性和隔离性来保障[^1]。状态转换可表示为:$$ S_{\text{初始}} \rightarrow S_{\text{最终}} $$ 其中 $S$ 是数据库状态,且 $S_{\text{最终}}$ 必须满足所有业务规则。 3. **隔离性(Isolation)**:当多个事务并发执行时,每个事务的操作应相互隔离,互不干扰,避免脏读、不可重复读等问题。隔离性通过隔离级别(如读未提交、读已提交)来实现,隔离级别越高,并发影响越小,但可能降低性能。例如,在“读未提交”级别中,一个事务可能读取到另一个事务未提交的数据(脏读),导致错误[^3]。数学上,隔离性确保事务 $T_1$ 和 $T_2$ 的并发执行结果等同于它们顺序执行的结果。 4. **持久性(Durability)**:一旦事务提交成功,其修改将永久保存在数据库中,即使系统故障(如断电)也不会丢失。实现机制通常通过redo log(重做日志)实现:提交后数据先写入日志,再写入磁盘,确保恢复时能重放操作[^2]。这保证了数据修改的持久化,是事务的最终目的。 总结来说,ACID四大特性共同确保了事务的可靠性:原子性是基础,隔离性是手段,一致性是约束条件,持久性是目的[^1]。在实际应用中,如银行系统或电商平台,事务机制保障了数据操作的安全性和正确性。
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