问：数据库，脏读、幻读、不可重复读~

在典型的应用程序环境中，多个事务并发运行，经常需要操作相同的数据来完成各自的任务。这种并发处理虽然提高了系统的效率和响应速度，但也引入了一系列复杂的问题，如脏读、丢失修改、不可重复读和幻读等。本文将讨论这些问题，。

1. 脏读（Dirty Read）

脏读是指一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据。由于这些数据可能在之后的操作中被回滚，导致读取到的数据是无效的。

示例：

假设有一个工资表（salary_table），其中Mary的原工资为1000元。

-- 事务1（财务人员）
START TRANSACTION;
UPDATE salary_table SET salary = 8000 WHERE name = 'Mary'; -- 修改Mary的工资为8000，但未提交-- 事务2（Mary）
START TRANSACTION;
SELECT salary FROM salary_table WHERE name = 'Mary'; -- Mary读取自己的工资，发现变为8000元-- 事务1（财务人员）
ROLLBACK; -- 发现操作有误，回滚事务-- 事务2（Mary）
-- Mary此时看到的8000元是一个脏数据，因为事务1已经回滚

在这个示例中，Mary在事务1未提交的情况下读取了被修改的工资数据（8000元），但随后事务1回滚，导致Mary读取到的数据是无效的。

2. 丢失修改（Lost to Modify）

丢失修改是指在一个事务读取一个数据时，另外一个事务也访问了该数据，并在第一个事务提交之前进行了修改，导致第一个事务的修改结果丢失。

示例：

假设有一个库存表（stock_table），其中某个商品的库存为10件。

-- 事务1（用户A）
START TRANSACTION;
UPDATE stock_table SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 1; -- 用户A购买1件商品，库存变为9件，但未提交-- 事务2（用户B）
START TRANSACTION;
UPDATE stock_table SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 1; -- 用户B也购买1件商品，库存变为9件，并提交-- 事务1（用户A）
COMMIT; -- 用户A提交事务，但此时库存已变为8件，用户A的修改被丢失

在这个示例中，用户A和用户B都尝试购买同一件商品，用户B的事务先提交，导致用户A的修改结果丢失。

3. 不可重复读（Unrepeatable Read）

不可重复读是指在一个事务内多次读取同一数据时，由于其他事务的修改，导致每次读取的结果不一致。

示例：

假设有一个工资表（salary_table），其中Mary的工资为1000元。

-- 事务1（Mary）
START TRANSACTION;
SELECT salary FROM salary_table WHERE name = 'Mary'; -- 第一次读取，工资为1000元-- 事务2（财务人员）
START TRANSACTION;
UPDATE salary_table SET salary = 8000 WHERE name = 'Mary'; -- 修改Mary的工资为8000元，并提交-- 事务1（Mary）
SELECT salary FROM salary_table WHERE name = 'Mary'; -- 第二次读取，工资变为8000元-- 事务1（Mary）
COMMIT; -- 提交事务

在这个示例中，Mary在事务1中两次读取自己的工资，由于事务2的修改，导致两次读取的结果不一致。

4. 幻读（Phantom Read）

幻读是指一个事务在读取某个范围内的数据时，另一个事务插入或删除了满足条件的数据，导致第一个事务再次查询时发现了新插入或删除的数据。

示例：

假设有一个员工表（employee_table），其中工资为1000元的员工有10人。

-- 事务1（HR）
START TRANSACTION;
SELECT * FROM employee_table WHERE salary = 1000; -- 第一次查询，得到10条记录-- 事务2（财务人员）
START TRANSACTION;
INSERT INTO employee_table (name, salary) VALUES ('New Employee', 1000); -- 插入一条新记录，工资为1000元，并提交-- 事务1（HR）
SELECT * FROM employee_table WHERE salary = 1000; -- 第二次查询，得到11条记录-- 事务1（HR）
COMMIT; -- 提交事务

在这个示例中，HR在事务1中两次查询工资为1000元的员工，由于事务2插入了一条新记录，导致第二次查询时发现了新插入的数据。

不可重复读和幻读的区别

不可重复读和幻读虽然都涉及到在事务内多次读取数据导致结果不一致的情况，但它们的区别在于：

• 不可重复读：重点在于修改，即多次读取一条记录发现其中某些列的值被修改。
• 幻读：重点在于新增或删除，即多次读取一条记录发现记录增多或减少。

并发控制机制

为了解决上述并发问题，数据库系统提供了一系列的并发控制机制，包括锁机制、事务隔离级别和多版本并发控制（MVCC）等。

锁机制：

锁机制是最基本的并发控制机制，包括共享锁（读锁）和排他锁（写锁）。共享锁允许多个事务同时读取同一数据，但不允许修改数据；排他锁则只允许一个事务同时读取或修改数据。

事务隔离级别：

数据库系统提供了不同的事务隔离级别，以在数据一致性和并发性能之间取得平衡。常见的隔离级别包括：

• 读未提交（Read Uncommitted）：允许一个事务读取另一个未提交事务的数据，可能导致脏读。
• 读已提交（Read Committed）：一个事务只能读取另一个已提交事务的数据，可以避免脏读，但可能发生不可重复读和幻读。
• 可重复读（Repeatable Read）：保证在同一个事务中多次读取同一数据时结果一致，可以避免脏读和不可重复读，但可能发生幻读（在某些数据库系统中，如MySQL的InnoDB存储引擎，通过MVCC机制可以避免幻读）。
• 串行化（Serializable）：事务串行化执行，可以避免脏读、不可重复读和幻读，但性能较低。

多版本并发控制（MVCC）：

MVCC是一种更高级的并发控制机制，通过在每个数据项中保存多个版本来实现并发访问。每个事务在读取数据时，可以选择读取最新的版本或者指定的历史版本，从而避免了幻读和不可重复读的问题。

示例

以下是一个使用MySQL和InnoDB存储引擎的示例代码，展示了如何在事务中使用MVCC来避免幻读：

-- 事务1（HR）
START TRANSACTION;
SELECT * FROM employee_table WHERE salary = 1000; -- 第一次查询，得到10条记录-- 事务2（财务人员）
START TRANSACTION;
INSERT INTO employee_table (name, salary) VALUES ('New Employee', 1000); -- 插入一条新记录，工资为1000元，并提交-- 事务2（财务人员）
COMMIT; -- 提交事务-- 事务1（HR）
SELECT * FROM employee_table WHERE salary = 1000; -- 第二次查询，仍然得到10条记录（由于MVCC机制，看不到事务2插入的新记录）-- 事务1（HR）
COMMIT; -- 提交事务

在这个示例中，由于MySQL的InnoDB存储引擎使用了MVCC机制，事务1在第二次查询时仍然只看到了事务开始时的数据版本，从而避免了幻读。

结语

数据库事务并发处理虽然提高了系统的效率和响应速度，但也引入了一系列复杂的问题，如脏读、丢失修改、不可重复读和幻读等。为了解决这些问题，数据库系统提供了一系列的并发控制机制，包括锁机制、事务隔离级别和多版本并发控制（MVCC）等。在实际应用中，需要根据具体的业务需求和性能要求来选择合适的事务隔离级别和并发控制策略。