数据库-事务的ACID和隔离级别

写在前面：
    数据库是面试的一大重点，在上一篇博客中，我们已经总结了数据库的三大范式，在这篇博客中，将会总结另一个总会被问到的问题--事务的ACID和事务隔离级别。

    事务(Transaction)：

    在计算机语言中，一般指访问并更新数据库中的一个程序执行单元。 事务具有的四个特点，称为ACID。在数据库的并发访问中，为了保证数据的读取正确性，设置的事务的隔离级别。

    事务的ACID：

A：(Atomicity) 原子性，一个事务是一个不可分割的单位，事务中的所有操作，要么全完成，要么全不完成，任何一个操作的失败，都会回滚到事务执行之前的状态。
C：Consistentcy 事务结束后，系统状态是一致的。即，在并发操作时，系统的状态也要和串行执行事务时一样。
例如： ABCDE五个账户，每个账户有100元，共计500元，A给B转账10元，B给C转账5元，C给D转账5元，D给E转账10元，E给A转账10元，当转账同时进行，模拟并发操作数据库，最后5个账户的总额度仍旧应该是500元。

I：Isolation 隔离性，并发执行的事务之间，无法看到彼此的系统状态。
D：Durability 持久性，在事务完成后，事务对数据库的操作会被持久保存在数据库中，不会被回滚。

    多事务访问产生的问题：

    (1)脏读(Dirty Read)：A读取B事务尚未提交的事务，并修改了B的数据，然后B对事务执行回滚，那么A读取到的数据为脏读。

时间	事务A	事务B
T1		事务开始
T2	事务开始
T3		查询账户余额=500元
T4		账户+500元
T5	A查询到账户数据为1000元(脏读)
T6	A取出200元
T7		回滚事务
T8		提交事务

    (2)不可重复读(Unrepeatable Read)：事务A读取数据，然后事务B对事务A的数据进行了修改，此后，事务A再次读取数据，这时为不可重复读，最后A提交事务。所以在A的一次事务中，两次读取到的数据不一致。

时间	事务A	事务B
T1	事务开始
T2		事务开始
T3	读取账户余额=1000元
T4		读取账户余额=1000元
T5		账户+500元
T6		提交事务
T7	读取账户余额=1500元(不可重复读)

    (3)幻读(Phantom Read)：事务A查询数据，查询一切符合查询条件的行，这时B新增加一个行数据，A事务再次查询时，发现与第一次查询相比，新增加了一行。

时间	事务A	事务B
T1		开始事务
T2	开始事务
T3	查询所有符合条件账户=100的行
T4		新增加一个账户行，并且账户=100
T5		提交事务
T6	再次查询所有符合条件账户=100的行

    在看过了上面数据并发访问时可能产生的问题，在有些场景下可能是允许的，但是有些场景下可能就是致命的，数据库通常会通过锁机制来解决数据并发访问问题，按锁定对象不同可以分为表级锁和行级锁；按并发事务锁定关系可以分为共享锁和独占锁。
    直接使用锁是非常麻烦的，为此数据库为用户提供了自动锁机制，只要用户指定会话的事务隔离级别，数据库就会通过分析SQL语句然后为事务访问的资源加上合适的锁。

隔离级别

    事务的隔离级别有4个，由低到高分别为：Read uncommited ，Read commited ，Reapeatable Read ，Serializable，他们分别可以解决以上在并发访问数据库时所产生的脏读，不可重复读，幻读等线程安全问题。✔️表示允许，❌表示不允许

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
Read uncommited	✔️	✔️	✔️
Read commited	❌	✔️	✔️
Reapeatable Read	❌	❌	✔️
Serializable	❌	❌	❌

    注：Serializable是最高的隔离级别，可以全部避免脏读，不可重复读，幻读等问题，但效率偏低，花费较大，一般不使用。