数据库原理之事务（二）

　　本文主要分析数据库并发控制的一系列问题。事务是并发控制的基本单位，保证事务ACID的特性是事务处理的重要任务，而并发操作有可能会破坏其ACID特性。

　　一个数据库可能拥有多个访问客户端，这些客户端都可以并发方式访问数据库。数据库中的相同数据可能同时被多个事务访问，如果没有采取必要的隔离措施，就会导致各种并发问题，破坏数据的完整性。这些问题可以归结为5类，包括三类数据读问题（脏读、幻象读和不可重复读）以及两类数据更新问题（第一类丢失更新和第二类丢失更新）。下面，我们分别通过实例讲解引发问题的场景。

一、数据读取问题

1、脏读（Dirty Read）

　　首先用一个例子来说，有这样一个笑话：一个结巴在饮料店柜台前转悠，老板很热情地迎上来：“喝一瓶？”，结巴连忙说：“我…喝…喝…”，老板麻利地打开易拉罐递给结巴，结巴终于憋出了他的那句话：“我…喝…喝…喝不起啊！”。在这个笑话中，饮料店老板就对结巴进行了脏读。 

　　读“脏”数据是指事务A修改某一数据，并将其写回磁盘，事务B读取同一数据后，A由于某种原因被除撤消，而此时A把已修改过的数据又恢复原值，B读到的数据与数据库的数据不一致，则B读到的数据就为“脏”数据，即无效的数据。

　　以存取款为例，来看看脏读的过程：

时间	转账事务A	取款事务B
T1		开始事务
T2	开始事务
T3		查询账户余额为1000元
T4		取出500元把余额改为500元
T5	查询账户余额为500元（脏读）
T6		撤销事务余额恢复为1000元
T7	汇入100元把余额改为600元
T8	提交事务

　　在这个场景中，B希望取款500元而后又撤销了动作，而A往相同的账户中转账100元，就因为A事务读取了B事务尚未提交的数据，因而造成账户白白丢失了500元。

2、不可重复读（Unrepeatable Read）

　　不可重复读是指A事务读取了B事务已经提交的更改数据。假设A在取款事务的过程中，B往该账户转账100元，A两次读取账户的余额发生不一致：

时间	取款事务A	转账事务B
T1		开始事务
T2	开始事务
T3		查询账户余额为1000元
T4	查询账户余额为1000元
T5		取出100元把余额改为900元
T6		提交事务
T7	查询账户余额为900元（和T4读取的不一致）

　　在这个场景中，同一事务的T4时间点和T7时间点读取账户存款余额不一样。

3、幻象读（Phantom Read）

　　A事务读取B事务提交的新增数据，这时A事务将出现幻象读的问题。幻象读一般发生在计算统计数据的事务中，举一个例子，假设银行系统在同一个事务中，两次统计存款账户的总金额，在两次统计过程中，刚好新增了一个存款账户，并存入100元，这时，两次统计的总金额将不一致：  

时间	统计金额事务A	转账事务B
T1		开始事务
T2	开始事务
T3	统计总存款数为10000元
T4		新增一个存款账户，存款为100元
T5		提交事务
T6	再次统计总存款数为10100元（幻象读）

　　如果新增数据刚好满足事务的查询条件，这个新数据就进入了事务的视野，因而产生了两个统计不一致的情况。 
　　幻象读和不可重复读是两个容易混淆的概念，前者是指读到了其它已经提交事务的新增数据，而后者是指读到了已经提交事务的更改数据（更改或删除），为了避免这两种情况，采取的对策是不同的，防止读取到更改数据，只需要对操作的数据添加行级锁，阻止操作中的数据发生变化，而防止读取到新增数据，则往往需要添加表级锁——将整个表锁定，防止新增数据。

二、数据写入问题

1、第一类丢失更新

　　A事务撤销时，把已经提交的B事务的更新数据覆盖了。这种错误可能造成很严重的问题，通过下面的账户取款转账就可以看出来： 

时间	取款事务A	转账事务B
T1	开始事务
T2		开始事务
T3	查询账户余额为1000元
T4		查询账户余额为1000元
T5		汇入100元把余额改为1100元
T6		提交事务
T7	取出100元把余额改为900元
T8	撤销事务
T9	余额恢复为1000元（丢失更新）

　　在这个场景中，A事务在撤销时，“不小心”将B事务已经转入账户的金额给抹去了。 

2、第二类丢失更新 
　　A事务覆盖B事务已经提交的数据，造成B事务所做操作丢失：  

时间	转账事务A	取款事务B
T1		开始事务
T2	开始事务
T3		查询账户余额为1000元
T4	查询账户余额为1000元
T5		取出100元把余额改为900元
T6		提交事务
T7	汇入100元
T8	提交事务
T9	把余额改为1100元（丢失更新）

　　在这个例子里，由于支票转账事务覆盖了取款事务对存款余额所做的更新，导致银行最后损失了100元，相反如果转账事务先提交，那么用户账户将损失100元。