关系型数据库事务特性

ACID是数据库事务的核心特性，确保事务执行的可靠性、数据的准确性和并发的安全性。这些特性包括原子性、一致性、隔离性和持久性。

1. 原子性：整体成功或失败

事务的所有操作被视为一个不可分割的整体，不允许部分执行。例如，在转账过程中，“扣款”和“到账”必须同时完成，否则都不会执行，以防止资金的一方被扣除而另一方未收到的情况发生。

2. 一致性：保持数据合法性

事务执行前后，数据库必须维持其完整性约束，如主键唯一性和金额非负性。这种特性依赖于原子性来确保，比如转账后双方账户的总金额保持不变，体现了数据的一致性。

3. 隔离性：并发事务独立运行

当多个事务同时执行时，每个事务的操作和数据对于其他事务应该是不可见的。这避免了一个事务读取到另一个事务未提交的数据，确保了每个事务的执行结果都是准确的。

4. 持久性：提交后不可逆

一旦事务提交，对数据库的更改就会永久保存，即使之后发生数据库崩溃或断电等故障，这些更改也不会丢失。

5. ACID特性总结

事务隔离级别

一、隔离性失效的典型场景

在并发环境下，隔离性是最容易出现问题的特性，常见的失效情况有三种：

• 脏读：一个事务读取到了另一个事务未提交的临时数据，如果后续事务回滚，读取的数据即为“脏数据”。
• 不可重复读：同一事务内多次读取同一数据，由于其他事务修改并提交，导致前后读取结果不一致。
• 幻读：同一事务内多次执行同一查询，由于其他事务插入或删除数据并提交，导致返回的记录数量发生变化。

二、解决方案：数据库隔离级别（从低到高）

通过设置不同的隔离级别，可以在并发效率和数据一致性之间找到平衡点，从而解决上述问题：

• 读未提交（Read Uncommitted）：允许读取未提交的事务数据，隔离性最低。适用于对数据一致性要求极低，追求极致并发效率的场景（如临时统计数据）。
• 读已提交（Read Committed）：只能读取已提交的事务数据，禁止脏读。适用于大多数业务场景（如电商订单查询），兼顾并发和基本一致性。
• 可重复读（Repeatable Read）：同一事务内多次读取同一数据结果一致，解决不可重复读的问题。适用于对数据一致性要求较高的场景（如金融对账），是MySQL的默认隔离级别。
• 串行化（Serializable）：事务串行执行，完全隔离，无并发问题。适用于对数据一致性要求极高的场景（如银行转账核心流程），允许牺牲并发性能。

三、其他ACID特性的常见问题与解决

原子性/持久性问题：事务提交失败、数据库崩溃

问题描述：事务执行过程中断电或数据库崩溃，导致部分操作执行、提交结果丢失。

解决方案：利用数据库日志（如MySQL的redo log、undo log），在崩溃后通过日志回滚未提交的事务、恢复已提交的事务。

一致性问题：业务逻辑错误导致数据非法

问题描述：如转账时计算错误，导致总金额变化，违反了一致性。

解决方案：在数据库层面设置约束（如主键、外键、CHECK约束），在业务层面在事务中增加校验逻辑（如转账前检查余额是否充足）。

MySQL 事务隔离级别操作

一、核心概念

MySQL 的隔离级别由变量控制（MySQL 8.0 以后推荐使用，替代旧版），默认隔离级别是REPEATABLE READ（可重复读）。

transaction_isolation

MySQL 8.0 以后推荐使用的变量控制方式，替代旧版的变量控制方法。

tx_isolation

二、实操步骤

1. 查询当前隔离级别

可以通过特定命令查询当前的隔离级别。

-- MySQL 8.0+
SELECT @@transaction_isolation;

-- MySQL 5.7 及以下
SELECT @@tx_isolation;

2. 修改隔离级别

修改隔离级别可以通过以下步骤进行：

1. 会话级（仅当前连接有效，断开后失效）：使用特定命令修改当前会话的隔离级别。

   SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别;

2. 全局级（需重启连接生效，永久生效需改配置文件）：使用特定命令修改全局隔离级别。

   SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别;

隔离级别的可选值（大小写不敏感）包括：

• 读未提交（Read Uncommitted）：

  READ UNCOMMITTED

• 读已提交（Read Committed）：

  READ COMMITTED

• 可重复读（Repeatable Read，默认）：

  REPEATABLE READ

• 串行化（Serializable）：

  SERIALIZABLE

3. 永久生效（修改配置文件）

要使隔离级别永久生效，需要编辑MySQL配置文件。在Linux系统中，通常编辑/etc/my.cnf或/etc/mysql/my.cnf文件。

my.cnf

my.ini

在 Windows 操作系统中，

[mysqld]

在指定节点添加：

[mysqld]
transaction-isolation = 隔离级别  # 可选值：READ-UNCOMMITTED、READ-COMMITTED、REPEATABLE-READ、SERIALIZABLE

重启 MySQL 服务使配置生效：

# Linux
systemctl restart mysqld

# Windows
net stop mysql && net start mysql

不同隔离级别的代码测试示例

测试准备：创建测试表并插入初始数据。

-- 创建用户余额表
CREATE TABLE `user_balance` (
  `id` INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
  `user_id` INT NOT NULL,
  `balance` DECIMAL(10,2) NOT NULL DEFAULT 0.00,
  UNIQUE KEY `uk_user_id` (`user_id`)
);

-- 插入测试数据（用户1余额100元，用户2余额200元）
INSERT INTO `user_balance` (`user_id`, `balance`) VALUES (1, 100.00), (2, 200.00);

测试工具：开启两个 MySQL 终端（会话 A 和会话 B），用于模拟并发事务。

1. 隔离级别：READ UNCOMMITTED（读未提交）

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

START TRANSACTION;

START TRANSACTION;

UPDATE user_balance SET balance = balance - 50 WHERE user_id = 1;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

ROLLBACK;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

结论：此隔离级别允许脏读，提供最低的隔离性，但具有最高的并发性能。

2. 隔离级别：READ COMMITTED（读已提交）

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

START TRANSACTION;

START TRANSACTION;

UPDATE user_balance SET balance = balance - 50 WHERE user_id = 1;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

COMMIT;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

补充测试（不可重复读）：

START TRANSACTION;

START TRANSACTION;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

UPDATE user_balance SET balance = 150 WHERE user_id = 1;

COMMIT;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

结论：解决了脏读问题，但存在不可重复读的情况，即在同一事务内读取已提交的数据时可能会发生变化。

3. 隔离级别：REPEATABLE READ（可重复读，默认）

操作步骤（测试不可重复读）：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

START TRANSACTION;

START TRANSACTION;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

UPDATE user_balance SET balance = 150 WHERE user_id = 1;

COMMIT;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

COMMIT;

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1;

补充测试（幻读）：

START TRANSACTION;

START TRANSACTION;

SELECT COUNT(*) FROM user_balance;

INSERT INTO user_balance (

,

) VALUES (3, 300.00);

COMMIT;

SELECT COUNT(*) FROM user_balance;

INSERT INTO user_balance (

,

) VALUES (3, 400.00);

结论：解决了脏读和不可重复读的问题，InnoDB 引擎通过 MVCC（多版本并发控制）+ 间隙锁基本避免了幻读，是平衡一致性和并发性的最佳选择。

4. 隔离级别：SERIALIZABLE（串行化）

操作步骤：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

START TRANSACTION;

START TRANSACTION;

查询用户1余额：

SELECT balance FROM user_balance WHERE user_id = 1 FOR UPDATE;

会话 A 对用户1的记录加排他锁进行查询。

尝试修改用户1余额：

UPDATE user_balance SET balance = 200 WHERE user_id = 1;

会话 B 因为锁的存在而阻塞，等待会话 A 完成操作。

提交事务：

COMMIT;

当会话 A 提交事务后，锁被释放，会话 B 获得执行机会，成功修改用户1的余额至200元。

结论：

这种完全隔离的方式虽然解决了所有并发问题（如脏读、不可重复读、幻读），但由于事务必须串行执行，导致并发效率非常低。因此，它更适合用于低并发、高一致性需求的场景，例如银行的对账系统。

注意事项

隔离级别与锁的关系：

通常情况下，隔离级别越高，所需的锁粒度越细或持有锁的时间越长（例如，在 SERIALIZABLE 级别下，整个表可能会被锁定），这会导致并发性能显著下降。

InnoDB 存储引擎在 REPEATABLE READ 隔离级别下，利用多版本并发控制（MVCC）实现“读取时无需加锁”，从而大幅提升了并发读取的性能。

事务自动提交：

MySQL 默认设置为事务自动提交模式。如果需要手动控制事务，则需要先执行 SET autocommit=0 或者 START TRANSACTION 命令来关闭自动提交功能。

autocommit = 1

START TRANSACTION

SET autocommit = 0

MVCC 的适用场景：

MVCC 主要应用于 InnoDB 存储引擎，并且在 READ COMMITTED 和 REPEATABLE READ 隔离级别下有效。

InnoDB

READ COMMITTED

REPEATABLE READ

生产环境建议：

推荐在生产环境中默认使用 REPEATABLE READ 隔离级别，因为它能在一致性和并发性之间取得良好的平衡。

对于需要防止不可重复读取的情况（如订单状态查询），可以考虑使用 READ COMMITTED，但这可能带来幻读的风险，或者可以通过业务逻辑来规避这一问题。

只有在需要极高一致性的情况下（如金融交易），才应使用 SERIALIZABLE 隔离级别。

SERIALIZABLE

总结：

注：*在 InnoDB 引擎下，REPEATABLE READ 隔离级别基本能避免幻读现象。

通过上述实践操作，可以快速了解不同隔离级别的具体行为差异，从而根据实际业务需求选择最合适的隔离级别。