数据库的事务隔离级别分析

在数据库系统中，隔离 是定义一个操作对数据所做的改变如何/何时对其它的并行 操作可见。

隔离并不改变锁本身的行为，而是通过实行不同的锁机制实现的。比如是否加锁，加多长时间的锁，加什么类型的锁等。同时，也会影响排它情况下的可见性（见read uncommited）。

隔离级别

数据库系统有四个隔离级别。对数据库使用何种隔离级别要审慎分析，因为

1. 维护一个最高的隔离级别虽然会防止数据的出错，但是却导致了并行度的损失，以及导致死锁出现的可能性增加。

2. 然而，降低隔离级别，却会引起一些难以发现的bug。

SERIALIZABLE（序列化）

添加范围锁（比如表锁，页锁等，关于range lock，我也没有很深入的研究），直到transaction A结束。以此阻止其它trasaction B对此范围内的insert，update等操作。

幻读，脏读，不可重复读等问题都不会发生。

REPEATABLE READ（可重复读）

对于读出的记录，添加共享锁直到transaction A结束。其它transaction B对这个记录的试图修改会一直等待直到trasaction A结束。

可能发生的问题：当执行一个范围查询时，可能会发生幻读。

READ COMMITTED（提交读）

在trasaction A中读取数据时对记录添加共享锁，但读取结束立即释放。其它transaction B对这个记录的试图修改会一直等待直到A中的读取过程结束，而不需要整个trasaction A的结束。所以，在trasaction A的不同阶段对同一记录的读取结果可能是不同的。

可能发生的问题：不可重复读。

READ UNCOMMITTED(未提交读)

不添加共享锁。所以其它trasaction B可以在trasaction A对记录的读取过程中修改同一记录，可能会导致A读取的数据是一个被破坏的或者说不完整不正确的数据。

另外，在trasaction A中可以读取到trasaction B（未提交）中修改的数据。比如trasaction B对R记录修改了，但未提交。此时，在Trasaction A中读取R记录，读出的是被B修改过的数据。

可能发生的问题：脏读。

问题

我们看到，当执行不同的隔离级别时，可能会发生各种各样不同的问题。下面对它们进行总结并举例说明。

幻读

幻读发生在当两个完全相同的查询执行时，第二次查询所返回的结果集跟第一个查询不相同。

发生的情况：没有范围锁。

例子：

SELECT




 * FROM




 users
WHERE




 age BETWEEN




 10




 AND




 30




;

INSERT




 INTO




 users VALUES




 (




 3





, 'Bob'




, 27




 )




;

SELECT




 * FROM




 users WHERE




 age BETWEEN





 10




 AND




 30




;

如何避免：实行序列化隔离模式，在任何一个低级别的隔离中都可能会发生。

不可重复读

在基于锁的并行控制方法中，如果在执行select时不添加读锁，就会发生不可重复读问题。

在多版本并行控制机制中，当一个遇到提交冲突的事务需要回退但却被释放时，会发生不可重复读问题。

SELECT




 * FROM




 users WHERE




 id = 1




;

UPDATE




 users SET




 age = 21




 WHERE




 id = 1




;
COMMIT; /* in multiversion concurrency*/
   control, or lock-based READ COMMITTED *

SELECT




 * FROM




 users WHERE




 id = 1




;

COMMIT; /* lock-based REPEATABLE READ */

在上面这个例子中，事务2提交成功，它所做的修改已经可见。然而，事务1已经读取了一个其它的值。在序列化和可重复读的隔离级别中，数据库管理系统会返回旧值，即在被事务2修改之前的值。在提交读和未提交读隔离级别下，可能会返回被更新的值，这就是“不可重复读”。

有两个策略可以防止这个问题的发生：

1. 推迟事务2的执行，直至事务1提交或者回退。这种策略在使用锁时应用。

2. 而在多版本并行控制中，事务2可以被先提交。而事务1，继续执行在旧版本的数据上。当事务1终于尝试提交时，数据库会检验它的结果是否和事务1、事务2顺序执行时一样。如果是，则事务1提交成功。如果不是，事务1会被回退。

脏读

脏读发生在一个事务A读取了被另一个事务B修改，但是还未提交的数据。假如B回退，则事务A读取的是无效的数据。这跟不可重复读类似，但是第二个事务不需要执行提交。 

SELECT




 * FROM




 users WHERE




 id = 1




；

UPDATE




 users SET




 age = 21




 WHERE




 id = 1

SELECT




 FROM




 users WHERE




 id = 1




；

COMMIT; /* lock-based DIRTY READ */