数据库ACID及如何保证

事务的属性

原子性(Atomicity):

对数据的操作都视为一个原子一样不可分割,要么全部都执行,要么全部都不执行。当在执行中间过程出现错误的时候,会回滚到事务开始前的状态。

实现:通过undo log,undo log记录了这些回滚需要的信息,当事务执行失败或调用了rollback,导致事务需要回滚,便可以利用undo log中的信息将数据回滚到修改之前的样子。

一致性(Consistent):

事务的执行结果必须是从一个一致性状态向另一个一致性状态的变更。比如说,A和B两个人一共有5000元,那么不管A转钱给B,或者B转钱给A,A+B的金额永远是5000。C:一致性(Consistency),在一个事务中,事务前后数据的完整性必须保持一致。

:假设用户A和用户B两者的钱加起来一共是200,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200,这就是事务的一致性。

如何保证:

通过undo,回滚机制来保证

隔离性(Isolation):

允许多个并发事务同时对数据进行读写和修改的能力,并发执行的多个事务之间相互隔离,不受到其他事务的干扰。

如何保证:

通过给操作的对象加悲观锁或者乐观锁,MVCC(undo log)来保证,RC不满足隔离性,RR满足隔离性

持久性(Durable):

事务完成后,对数据的修改是永久性的。任何事务或故障都不应导致数据丢失。

一旦事务提交,其所做的修改就会永久保存到数据库中。此时即使系统崩溃,修改的数据也不会丢失。这个duration指的是mysql服务器可以重启的情况下,crash掉之后(比如说只写到pool buffer中,还没有fsync到磁盘文件中),保证duration。而不是物理损坏,物理损坏由备份来负责的

如何保证:

是通过redo来保证的。

### 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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