ACID
数据库的四大特性:
Atomicity(原子性):一个事务(transaction)中的所有操作,或者全部完成,或者全部不完成,不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误,会被回滚(Rollback)到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样。即,事务不可分割、不可约简。
Consistency(一致性):在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设约束、触发器、级联回滚等。
Isolation(隔离性):数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力,隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别,包括未提交读(Read uncommitted)、提交读(read committed)、可重复读(repeatable read)和串行化(Serializable)。
Durability(持久性):事务处理结束后,对数据的修改就是永久的,即便系统故障也不会丢失。
ACID特性之间的关系:
只有满足一致性,事务的执行结果才是正确的。
在无并发的情况下,事务串行执行,隔离性一定能够满足。此时只要能满足原子性,就一定能满足一致性。
在并发的情况下,多个事务并行执行,事务不仅要满足原子性,还需要满足隔离性,才能满足一致性。
事务满足持久化是为了能应对系统崩溃的情况。
数据库如何解决并发中的一致性问题?
锁。MySQL 中提供了两种封锁粒度:行级锁以及表级锁。
应该尽量只锁定需要修改的那部分数据,而不是所有的资源。锁定的数据量越少,发生锁争用的可能就越小,系统的并发程度就越高。
但是加锁需要消耗资源,锁的各种操作(包括获取锁、释放锁、以及检查锁状态)都会增加系统开销。因此封锁粒度越小,系统开销就越大。
下面对锁的类型进行简单介绍
1.读写锁
互斥锁(Exclusive),简写为 X 锁,又称写锁。
共享锁(Shared),简写为 S 锁,又称读锁。
有以下两个规定:
一个事务对数据对象 A 加了 X 锁,就可以对 A 进行读取和更新。加锁期间其它事务不能对 A 加任何锁。
一个事务对数据对象 A 加了 S 锁,可以对 A 进行读取操作,但是不能进行更新操作。加锁期间其它事务能对 A 加 S 锁,但是不能加 X 锁。
2.意向锁
使用意向锁(Intention Locks)可以更容易地支持多粒度封锁。
在存在行级锁和表级锁的情况下,事务 T 想要对表 A 加 X 锁,就需要先检测是否有其它事务对表 A 或者表 A 中的任意一行加了锁,那么就需要对表 A 的每一行都检测一次,这是非常耗时的(因为如果一行被别的事务挂了读锁,那么这个时候就不允许再有其他程序对该表进行写入了)。
意向锁在原来的 X/S 锁之上引入了 IX/IS,IX/IS 都是表锁,用来表示一个事务想要在表中的某个数据行上加 X 锁或 S 锁。有以下两个规定:
一个事务在获得某个数据行对象的 S 锁之前,必须先获得表的 IS 锁或者更强的锁;
一个事务在获得某个数据行对象的 X 锁之前,必须先获得表的 IX 锁。
通过引入意向锁,事务 T 想要对表 A 加 X 锁,只需要先检测是否有其它事务对表 A 加了 X/IX/S/IS 锁,如果加了就表示有其它事务正在使用这个表或者表中某一行的锁,因此事务 T 加 X 锁失败。
下表请按这样的逻辑理解
X:对表进行写操作,有可能写表的任意行,所以和任何操作都不兼容
IX:对表中某一行进行写操作,同时告诉别人有人在写这个表
S:对表进行读操作,可能读表的任意一行,所以对X和IX都不兼容
IS:对表的某一行进行读操作,同时告诉别人有人在读这个表,只和对表进行写操作不兼容。
任意 IS/IX 锁之间都是兼容的,因为它们只表示想要对表加锁,而不是真正加锁;
这里兼容关系针对的是表级锁,而表级的 IX 锁和行级的 X 锁兼容,两个事务可以对两个数据行加 X 锁。(事务 T1 想要对数据行 R1 加 X 锁,事务 T2 想要对同一个表的数据行 R2 加 X 锁,两个事务都需要对该表加 IX 锁,但是 IX 锁是兼容的,并且 IX 锁与行级的 X 锁也是兼容的,因此两个事务都能加锁成功,对同一个表中的两个数据行做修改。)