数据库事务隔离级别和锁实现机制

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1. 数据库事务处理中出现的数据不一致的情况

在多个事务并发做数据库操作的时候，如果没有有效的避免机制，就会出现种种问题。大体上有四种问题，归结如下：

1.1 丢失更新

如果两个事务都要更新数据库一个字段X，x=100

两个不同事物同时获得相同数据，然后在各自事务中同时修改了该数据，那么先提交的事务更新会被后提交事务的更新给覆盖掉，这种情况事务A的更新就被覆盖掉了、丢失了。

1.2 脏读（未提交读）

防止一个事务读到另一个事务还没有提交的记录。 如：

事务读取了未提交的数据，事务B的回滚，导致了事务A的数据不一致，导致了事务A的脏读 ！

1.3 不可重复读

一个事务在自己没有更新数据库数据的情况，同一个查询操作执行两次或多次的结果应该是一致的；如果不一致，就说明为不可重复读。
还是用上面的例子

这种情况事务A多次读取x的结果出现了不一致，即为不可重复读 。

1.4 幻读（Phantom Read）

事务A读的时候读出了15条记录，事务B在事务A执行的过程中 增加 了1条，事务A再读的时候就变成了 16 条，这种情况就叫做幻影读。
不可重复读说明了做数据库读操作的时候可能会出现的问题。

2. 事务隔离级别通过锁的实现机制

两个锁：
排他锁 被加锁的对象只能被持有锁的事务读取和修改，其他事务无法在该对象上加其他锁，也不能读取和修改该对象
共享锁 被加锁的对象可以被持锁事务读取，但是不能被修改，其他事务也可以在上面再加共享锁。

特别的，对共享锁： 如果两个事务对同一个资源上了共享锁，事务A 想更新该数据，那么它必须等待 事务B 释放其共享锁。

在运用 排他锁 和 共享锁 对数据对象加锁时，还需要约定一些规则，例如何时申请 排他锁 或 共享锁、持锁时间、何时释放等。称这些规则为封锁协议（Locking Protocol）。对封锁方式规定不同的规则，就形成了各种不同的封锁协议。

2.1 一级封锁协议 (对应 read uncommited) 　　

一级封锁协议是：事务 在对需要修改的数据上面（就是在发生修改的瞬间） 对其加共享锁（其他事务不能更改，但是可以读取-导致“脏读”），直到事务结束才释放。事务结束包括正常结束（COMMIT）和非正常结束（ROLLBACK）。
一级封锁协议不能避免 丢失更新，脏读，不可重复读，幻读！

2.2、二级封锁协议 （对应read commited)　

二级封锁协议是：
1）事务 在对 需要更新的数据 上（就是发生更新的瞬间） 加 排他锁直到事务结束， 防止其他事务读取未提交的数据，这样，也就避免了 “脏读” 的情况。
2）事务 对当前 被读取的数据 上面加 共享锁 （当读到时加上共享锁），** 一旦读完该行，立即 释放该 该行的共享锁** - 从数据库的底层实现更深入的来理解，既是，数据库会对游标当前的数据上加 共享锁 ， 但是当游标离开当前行的时候，立即释放该行的共享锁。　

二级封锁协议除防止了“脏读”数据，但是不能避免 丢失更新，不可重复读，幻读 。

但在二级封锁协议中，由于读完数据后 立即 释放共享锁，所以它不能避免可重复读 ，同时它也不能避免 丢失更新 ，如果事务A、B同时获取资源X，然后事务A先发起更新记录X，那么 事务B 将等待事务 A 执行完成，然后获得记录X 的排他锁，进行更改。这样事务 A 的更新将会被丢失。 具体情况如下：

由此可以看到，事务A的提交被事务B覆盖了，所以不能防止 丢失更新。

如果要避免 丢失更新，我们需要额外的操作， 对凡是读到的数据加 共享锁 和 排他锁 ，这个往往需要程序员自己编程实现，比如在Oracle 中，需要加 SELECT FOR UPDATE 语句，表明，凡是该事务读到的数据，额外的加上排他锁，防止其他数据同一时间获取相同数据，这样就防止了 丢失更新 ！

2.3、三级封锁协议 （对应reapetable read ）

三级封锁协议是：二级封锁协议加上事务 在读取数据的瞬间 必须先对其加 共享锁 ，但是 直到事务结束才释放(与二级区别) ，这样保证了可重复读（既是其他的事务职能读取该数据，但是不能更新该数据）。

三级封锁协议除防止了“脏”数据 和不可重复读 。但是这种情况不能避免 幻读 和 丢失更新 的情况，在事务 A 没有完成之前，事务 B 可以新增数据，那么 当事务 A 再次读取的时候，事务B 新增的数据会被读取到，这样，在该封锁协议下，幻读 就产生了。 如果事务A 和 事务B 同时读取了资源X=100，同样，如果事务A先对X进行 更新X=X+100，等待事务A执行完成X=200，那么事务B 获得X的排他锁，进行更新 X=X+200，然后提交 X=300，同样A的更新被B所覆盖！( 如果要避免 丢失更新，我们需要额外的操作， 对凡是读到的数据加 共享锁 和 排他锁 ，这个往往需要程序员自己编程实现，比如在Oracle 中，需要加 SELECT FOR UPDATE 语句，表明，凡是读到的数据，我会加 排他锁，防止其他数据同一时间获取相同数据 ) ！

进阶：repeatable read 导致死锁的情况（即便是 不同的资源在相同的顺序下获取 ）。 比如 事务1 读取 A，同时 事务2 也读取 A，那么事务1和事务2 同时对 A 上了共享锁，然后事务1 要UPDATE A，而此时 事务2 也要 UPDATE A，这个时候 事务1 等待 事务2 释放其在 A 上的共享锁，然后 事务2 要等待 事务1 释放其在 A 上的共享锁，这样，事务1 和 事务2 相互等待，产生死锁！（SQL Server/DB2 里面有 UPDATE LOCK 可以解决这种情况，具体的思路是，在 repeatable read 的情况下，将读取的数据 上的 UPDATE 锁，介于 共享锁 和 排他锁之间的一种锁，该锁的作用是 当出现上面这种情况后，事务1 和 事务2 对 A 上的是 UPDATE 锁，那么谁先 要修改 A，那么该事务就会将 UPDATE 锁可以顺利升级为 排他锁对该数据进行修改！）

2.4、最强封锁协议（对应Serialization)

四级封锁协议是对三级封锁协议的增强，其实现机制也最为简单，直接对 事务中 所 读取 或者 更改的数据所在的表加表锁， 也就是说，其他事务不能 读写 该表中的任何数据。这样所有的 脏读，不可重复读，幻读 ，都得以避免！

数据库事务隔离级别和锁实现机制

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原文地址：https://www.cnblogs.com/john8169/p/9256519.html