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并发与事务隔离

一、并发带来的问题​

1.丢失更新​

定义：两个事务同时读取同一数据，然后分别基于原始值进行修改，后提交的事务覆盖了先提交的修改。

典型场景：计数器、余额扣减。

示例：

T1 读 A=100；T2 读 A=100；T1 更新 A=200 并提交；T2 更新 A=300 并提交 → 最终 A=300，T1 的更新丢失。

阻止：提高隔离级别至 可重复读 或可串行化，并加锁

2.脏读​

定义：一个事务读取了另一个未提交事务写入的数据。如果后来那个事务回滚，读到的数据就是无效的。

示例：

T1 修改 A=200（未提交）；T2 读取 A=200；T1 回滚 → T2 读到了脏数据。

危害：数据不一致，可能导致错误决策。

阻止：隔离级别 ≥ 读已提交（READ COMMITTED）。

3.不可重复读​

定义：同一事务内，两次读取同一行数据，期间另一个事务修改并提交了该行，导致两次结果不同。

示例：

T1 读 A=100；T2 修改 A=200 并提交；T1 再次读 A=200 → 两次结果不一致。

阻止：隔离级别 ≥ 可重复读（REPEATABLE READ）

4.幻读​

定义：同一事务内，两次执行同一个范围查询，期间另一个事务插入/删除满足条件的新行，导致第二次查询返回不同的行集。

示例：

T1 查询 WHERE age=20 得到 3 行；T2 插入一条 age=20 的新行并提交；T1 再次查询得到 4 行 → 出现"幻影"行。

区别不可重复读：

  • 不可重复读：同一行内容被修改。

  • 幻读：行集合发生变化（插入/删除）。

阻止：隔离级别 可串行化（SERIALIZABLE）

二、事务隔离级别​

1.读未提交（Read Uncommitted）​

  • 允许一个事务读取另一个未提交事务的修改。

  • 解决的问题：几乎不解决任何并发问题。

  • 可能存在的异常：脏读、不可重复读、幻读、丢失更新都可能发生。

  • 适用场景：对数据一致性要求极低，但需要极高并发读的场景（极少使用）

2.读已提交（Read Committed）​

  • 只能读取已经提交的数据，不允许读取未提交的修改。

  • 解决的问题：脏读。

  • 仍可能存在的异常：不可重复读、幻读、丢失更新（后两种在某些实现中可能部分避免，但标准下仍可能）。

  • 注意：这是很多数据库（如 PostgreSQL、Oracle）的默认隔离级别。

3.可重复读（Repeatable Read）​

  • 保证在同一事务内，多次读取同一行数据的结果是一致的。事务开始后，其他事务不能修改当前事务已读取的行（通常通过行锁或快照实现）。

  • 解决的问题：脏读、不可重复读。

  • 仍可能存在的异常：幻读（标准 SQL 下允许幻读；但部分数据库如 MySQL InnoDB 通过间隙锁也在该级别下避免了幻读）。丢失更新在标准中也不会发生（因为可重复读通常意味着读取时加锁或使用快照，更新时加锁）。

  • 注意：MySQL InnoDB 的默认隔离级别。

4.可串行化（Serializable）​

  • 最高的隔离级别，强制事务串行执行（或通过某种机制达到与串行执行等价的效果，如两阶段锁或 MVCC 加冲突检测）。所有并发事务的效果等同于按某个顺序依次执行。

  • 解决的问题：脏读、不可重复读、幻读、丢失更新全部避免。

  • 代价：并发性能最低，可能产生大量锁等待或超时。

三、各事务隔离级别优缺点以及选择​

1.读未提交​

  • 优点：并发性能最高，无锁开销。

  • 缺点：允许脏读、不可重复读、幻读，数据一致性最差。

  • 适用：几乎不用，仅适用于对数据一致性无任何要求的特殊场景。

2.读已提交​

  • 优点：解决脏读，并发性能高（读不加锁），是 Oracle、PostgreSQL 的默认级别。

  • 缺点：仍可能出现不可重复读、幻读及丢失更新。

  • 适用：大多数在线事务处理系统（OLTP），如用户发帖、点赞、订单查询等。

3.可重复读​

  • 优点：解决脏读和不可重复读；在 MySQL InnoDB 中通过间隙锁还能防止幻读。一致性较高。

  • 缺点：间隙锁可能增加锁冲突和死锁概率，并发性能低于读已提交。

  • 适用：需要同一事务内多次读取结果一致的场景（如财务报表），以及 MySQL 的默认推荐。

4.可串行化​

  • 优点：解决所有并发问题（脏读、不可重复读、幻读、丢失更新），一致性最高。

  • 缺点：并发性能最低，大量锁等待或超时。

  • 适用：极少数对一致性要求极高且并发很低的场景（如金融短事务）。

总结​

  • 读未提交：脏读 ✔、不可重复读 ✔、幻读 ✔、丢失更新 ✔

  • 读已提交：脏读 ✘、不可重复读 ✔、幻读 ✔、丢失更新 ✔（标准下）

  • 可重复读：脏读 ✘、不可重复读 ✘、幻读 ✔（标准下）、丢失更新 ✘（标准下）

  • 可串行化：全部 ✘

注："✔"表示可能发生，"✘"表示该级别已解决此问题。实际数据库实现可能因具体机制（如 MVCC、间隙锁）而有所增强，例如 MySQL InnoDB 的 REPEATABLE READ 也能防止幻读。