ACID

本文详细解释了数据库事务的四大特性——原子性、一致性、隔离性和持久性,探讨了它们在确保数据完整性和一致性的关键作用。通过阐述实现这些特性的主要方法,如日志式方式和影子页面技术,读者可以深入了解如何在实际数据库系统中应用ACID原则。


转自http://zh.wikipedia.org/wiki/ACID


ACID,是指在数据库管理系统DBMS)中,事务(transaction)所具有的四个特性:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation,又称独立性)、持久性(Durability)。

在数据库系统中,一个事务是指:由一系列数据库操作组成的一个完整的逻辑过程。例如银行转帐,从原账户扣除金额,以及向目标账户添加金额,这两个数据库操作的总和,构成一个完整的逻辑过程,不可拆分。这个过程被称为一个事务,具有ACID特性。ACID的概念在ISO/IEC 10026-1:1992文件的第四段內有所說明。

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[编辑]四大特性

  • 原子性:一个事务(transcation)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不会结束在中间某个环节。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:在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性限制没有被破坏。
  • 隔離性:两个事务的执行是互不干扰的,两个事务时间不会互相影响。
  • 持久性:在事务完成以后,该事务对数据库所作的更改便持久地保存在数据库之中,并且是完全的。

[编辑]實现

由於一項操作通常會包含許多子操作,而這些子操作可能會因為硬體的損壞或其他因素產生問題,要正確實现ACID並不容易。ACID建議資料庫將所有需要更新以及修改的資料一次操作完畢,但實際上並不可行。

目前主要有兩種方式實现ACID:第一種是Write ahead logging,也就是日誌式的方式。第二種是Shadow paging。

事务的 ACID 属性是数据库事务处理的基石,确保了事务的可靠性和数据的完整性,共同定义了事务应该如何表现,以及数据库管理系统应该如何处理事务。理解和应用这些属性对于设计和实现可靠的数据库应用程序至关重要[^1]。ACID 属性具体介绍如下: - **原子性(Atomicity)**:即事务的不可分割性,事务中的操作要么全做,要么全不做。例如在银行转账操作中,从一个账户扣款和向另一个账户入账这两个操作必须作为一个整体完成,如果其中一个操作失败,整个事务将回滚,就像什么都没发生一样[^3]。 - **一致性(Consistency)**:一个事务在执行前后,数据必须处于正确的状态,满足完整性约束。例如,在一个数据库表中,规定 A 列的值和 B 列的值之和必须等于 100,那么在事务执行前后,这个约束都必须满足。如果一个事务试图破坏这个约束,数据库管理系统将阻止该事务的执行[^2][^3]。 - **隔离性(Isolation)**:多个事务并发执行时,一个事务的执行不应该影响其他事务的执行。不同的隔离级别会对事务之间的相互影响程度进行控制,常见的隔离级别有读未提交、读已提交、可重复读和串行化。例如,在一个高并发的电商系统中,多个用户同时进行下单操作,每个用户的下单事务应该相互隔离,互不干扰[^3]。 - **持久性(Durability)**:事务处理完成后,对数据的修改就是永久的,即便系统故障也不会丢失。例如,当一个用户成功完成一笔银行转账后,即使数据库所在的服务器突然断电,这笔转账记录也不会丢失,因为数据库会将事务的修改持久化到磁盘等存储设备中[^3]。 下面是一个简单的 Java JDBC 示例,展示了如何使用事务的 ACID 属性: ```java import java.sql.Connection; import java.sql.DriverManager; import java.sql.SQLException; import java.sql.Statement; public class TransactionExample { public static void main(String[] args) { Connection conn = null; Statement stmt = null; try { // 1. 获取数据库连接 conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/testdb", "root", "password"); // 2. 开启事务 conn.setAutoCommit(false); stmt = conn.createStatement(); // 3. 进行数据库操作 String sql1 = "update user_table set balance = balance - 100 where user='AA'"; stmt.executeUpdate(sql1); // 模拟网络异常 // System.out.println(10 / 0); String sql2 = "update user_table set balance = balance + 100 where user='BB'"; stmt.executeUpdate(sql2); // 4. 若没有异常,则提交事务 conn.commit(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); // 5. 若有异常,则回滚事务 try { if (conn != null) { conn.rollback(); } } catch (SQLException e1) { e1.printStackTrace(); } } finally { try { // 6. 恢复每次 DML 操作的自动提交功能 if (conn != null) { conn.setAutoCommit(true); } } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } // 7. 关闭连接 try { if (stmt != null) { stmt.close(); } if (conn != null) { conn.close(); } } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } } } ```
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