事务隔离级别详解

1. 事务并发问题

    1. 脏读（Dirty Read）

• 定义：事务A读取了事务B未提交的数据，事务B回滚后，事务A读取的数据无效。

• 示例：

  -- 事务A
  UPDATE users SET balance = 500 WHERE id = 1; -- 未提交
  
  -- 事务B
  SELECT balance FROM users WHERE id = 1; -- 读取到500（脏数据）
  
  -- 事务A回滚后，事务B读到的数据无效。

 2.不可重复读（Non-Repeatable Read）

• 定义：事务A多次读取同一数据，事务B在期间修改并提交了该数据，导致事务A前后读取结果不一致。

• 示例：

  -- 事务A
  SELECT balance FROM users WHERE id = 1; -- 结果为100
  
  -- 事务B
  UPDATE users SET balance = 200 WHERE id = 1; -- 提交
  
  -- 事务A再次读取
  SELECT balance FROM users WHERE id = 1; -- 结果为200（不一致）

3.幻读（Phantom Read）

• 定义：事务A查询某个范围的数据，事务B在期间插入或删除符合该范围的数据，导致事务A两次查询结果的行数不同。

• 示例：

  -- 事务A
  SELECT * FROM users WHERE age > 18; -- 返回2行
  
  -- 事务B
  INSERT INTO users (id, age) VALUES (3, 20); -- 提交
  
  -- 事务A再次查询
  SELECT * FROM users WHERE age > 18; -- 返回3行（出现幻行）

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2. 事务隔离级别

由低到高分为四个级别，解决的问题逐步严格：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读	实现机制	性能
读未提交 (Read Uncommitted)	❌ 允许	❌ 允许	❌ 允许	无锁或读不加锁	最高
读已提交 (Read Committed)	✅ 避免	❌ 允许	❌ 允许	行级共享锁（读时加锁，读完释放）	高
可重复读 (Repeatable Read)	✅ 避免	✅ 避免	⚠️ 部分避免（如MySQL）	快照读（MVCC） + Next-Key锁	中
串行化 (Serializable)	✅ 避免	✅ 避免	✅ 避免	表级锁或严格范围锁	最低

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3. 各隔离级别实现原理

   1.读未提交

• 实现：不采用任何锁机制，直接读取最新数据（包括未提交的数据）。

• 问题：所有并发问题均存在。

   2.读已提交

• 实现（以Oracle为例）：

  • 写操作：事务修改数据时加排他锁（X锁），直到事务结束。

  • 读操作：每次读取时获取共享锁（S锁），读完立即释放。

• 示例：

  -- 事务A修改数据（加X锁）
  UPDATE users SET balance = 500 WHERE id = 1;
  
  -- 事务B读取时需等待事务A释放X锁，避免脏读。

   3.可重复读

• 实现（以MySQL的InnoDB为例）：

  • MVCC（多版本并发控制）：为每个事务生成数据快照，保证多次读取一致性。

  • Next-Key锁：行锁 + 间隙锁，防止其他事务在范围内插入新数据（解决幻读）。

• 示例：

  -- 事务A首次读取（生成快照）
  SELECT * FROM users WHERE age > 18; -- 返回2行
  
  -- 事务B插入新数据（被Next-Key锁阻塞）
  INSERT INTO users (id, age) VALUES (3, 20); -- 等待
  
  -- 事务A再次读取（仍为2行）
  SELECT * FROM users WHERE age > 18;

  4.串行化

• 实现：所有操作按顺序执行，通过表级锁或严格的范围锁实现。

• 问题：并发性能极低，仅适用于低并发场景。

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4. 数据库实现差异

   1.MySQL（InnoDB引擎）

• 默认隔离级别：可重复读（Repeatable Read）。

• 幻读处理：通过Next-Key锁避免幻读。

   2.Oracle / PostgreSQL

• 默认隔离级别：读已提交（Read Committed）。

• 幻读处理：在可重复读级别下仍可能出现幻读，需升级到串行化。

   3.SQL Server

• 默认隔离级别：读已提交（Read Committed）。

• 支持快照隔离级别（Snapshot Isolation）：类似MVCC，避免不可重复读和幻读。

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5. 隔离级别设置

1. SQL语句设置：

   -- 设置当前会话的隔离级别
   SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
   
   -- 开始事务
   START TRANSACTION;

      2.JDBC连接设置（Java示例）： 

Connection conn = dataSource.getConnection();
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ);

       3.Spring框架配置：

@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
public void updateUser() {
    // 业务逻辑
}

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6. 实际应用建议

• 读已提交：适用于多数OLTP场景，平衡性能与一致性。

• 可重复读：需要事务内多次读取一致的场景（如对账系统）。

• 串行化：仅用于关键数据（如金融交易），确保绝对一致。

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总结：事务隔离级别通过锁机制或MVCC解决并发问题，需根据业务需求与数据库特性选择。理解不同级别的行为差异，是设计高并发系统的关键基础。

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