16.3 事务的隔离级别-MySQL从入门到精通(四)

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16.3 事务的隔离级别

在数据库管理系统中，事务（Transaction）是数据库操作的基本单位，它确保了数据的完整性、一致性和可靠性。事务的四大特性——原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability），通常简称为ACID特性，是评价事务处理系统优劣的关键指标。其中，隔离性（Isolation）是保护事务之间互不干扰，防止并发执行带来的数据不一致性的重要手段。而事务的隔离级别，正是用来定义事务之间隔离程度的一组标准。

16.3.1 为什么需要事务隔离级别

在并发环境下，多个事务可能同时操作数据库中的同一数据，如果不加以控制，就可能发生以下几种情况：

脏读（Dirty Read）：一个事务读取了另一个事务未提交的数据。
不可重复读（Non-repeatable Read）：在同一事务内，多次读取同一数据集合时，由于其他事务的修改，导致每次读取的数据不一致。
幻读（Phantom Read）：在一个事务中，同一个查询多次执行时，由于其他事务的插入操作，导致查询结果的行数发生了变化。

为了避免上述问题的发生，数据库系统提供了不同的事务隔离级别，允许用户根据应用场景的需求，选择合适的隔离级别来平衡数据的一致性和系统的并发性能。

16.3.2 SQL标准中的隔离级别

SQL标准定义了四种事务隔离级别，从低到高依次为：

READ UNCOMMITTED（读未提交）
- 这是最低的隔离级别，允许事务读取未被其他事务提交的变更。这会导致脏读现象的发生，即一个事务可以读取到另一个事务未提交的数据。
- 在实际应用中，这种隔离级别很少使用，因为它无法保证数据的一致性和可靠性。
READ COMMITTED（读已提交）
- 该级别保证了一个事务不会读取到另一个事务未提交的数据，即避免了脏读的发生。但是，在同一事务内多次读取同一数据时，仍然可能遭遇不可重复读的问题。
- 这是大多数数据库系统的默认隔离级别，因为它在保持较高并发性能的同时，也提供了相对较好的数据一致性。
REPEATABLE READ（可重复读）
- 在此级别下，一个事务在执行期间，可以多次重复读取同一数据集合，且每次读取的结果都是一致的，即使其他事务对该数据进行了修改并提交。这避免了不可重复读的问题，但仍然存在幻读的可能性。
- MySQL的InnoDB存储引擎默认采用此隔离级别。
SERIALIZABLE（可串行化）
- 这是最高的隔离级别，它通过强制事务串行执行，避免了脏读、不可重复读和幻读的所有问题。但是，这种级别的并发性能极低，因为它完全牺牲了并发能力来换取数据的一致性。
- 在实际应用中，只有在对数据一致性要求极高的场景下，才会考虑使用此隔离级别。

16.3.3 MySQL中的事务隔离级别实现

在MySQL中，可以通过设置全局或会话级别的transaction_isolation变量来指定事务的隔离级别。例如：

-- 设置全局隔离级别为可重复读
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
-- 设置当前会话的隔离级别为读已提交
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

MySQL的InnoDB存储引擎在REPEATABLE READ隔离级别下，通过多版本并发控制（MVCC，Multi-Version Concurrency Control）技术，实现了对不可重复读的避免，但默认配置下并不完全避免幻读（尽管InnoDB通过Next-Key Locking策略在某些情况下可以减少幻读的发生）。要完全避免幻读，可以考虑将隔离级别提升至SERIALIZABLE，但这通常不是推荐的做法，因为它会对性能产生显著影响。

16.3.4 隔离级别的选择与应用

选择合适的隔离级别需要根据具体的业务场景和需求来决定。以下是一些指导原则：

如果对数据的实时性要求不高，但希望提高并发性能，可以选择较低的隔离级别，如READ COMMITTED。这种级别下，虽然可能存在不可重复读的问题，但在很多场景下是可以接受的。
如果业务对数据的一致性有较高要求，但又不想牺牲太多并发性能，可以考虑使用REPEATABLE READ。这是MySQL InnoDB的默认隔离级别，通过MVCC技术，在大多数情况下都能很好地平衡一致性和并发性。
只有在极少数对数据一致性有极高要求，且可以接受极低并发性能的场景下，才考虑使用SERIALIZABLE隔离级别。
注意，不同数据库管理系统（DBMS）对隔离级别的实现可能会有所不同。因此，在选择隔离级别时，还需要参考特定DBMS的文档和最佳实践。

16.3.5 小结

事务的隔离级别是数据库并发控制中的一个重要概念，它决定了事务之间的隔离程度和数据的一致性水平。通过合理设置隔离级别，可以在保证数据一致性的同时，尽量提高系统的并发性能。然而，需要注意的是，不同的隔离级别有其各自的优缺点和适用场景，因此在实际应用中需要根据具体需求进行选择。此外，还需要关注不同DBMS对隔离级别的具体实现和限制，以确保系统的稳定性和可靠性。