如何在InnoDB中實現事務的四大特性

這篇文章主要為大家分享數據庫事務的四大特性，特性包括：原子性、隔離性、永久性、一致性，接下來為大家介紹這四大特性的定義和在 InnoDB 引擎中的實現。

原子性

定義

一次操作是不可分割的，要么全部成功，要么全部失敗。比如我們的轉賬操作，不允許出款方成功，收款方失敗這種情況，要么都成功，要么多失敗，不可能出現中間狀態。

實現

InnoDB 引擎使用 undo log（歸滾日志）來保證原子性操作，你對數據庫的每一條數據的改動（INSERT、DELETE、UPDATE）都會被記錄到 undo log 中，比如以下這些操作：

• 你插入一條記錄時，至少要把這條記錄的主鍵值記下來，之后回滾的時候只需要把這個主鍵值對應的記錄刪掉就好了。
• 你刪除了一條記錄，至少要把這條記錄中的內容都記下來，這樣之后回滾時再把由這些內容組成的記錄插入到表中就好了。
• 你修改了一條記錄，至少要把修改這條記錄前的舊值都記錄下來，這樣之后回滾時再把這條記錄更新為舊值就好了。

當事務執行失敗或者調用了 rollback 方法時，就會觸發回滾事件，利用 undo log 中記錄將數據回滾到修改之前的樣子。

更多關于 undo log 的信息，后面再單獨開一篇文章打卡。

隔離性

定義

多個事務并發執行的時候，事務內部的操作與其他事務是隔離的，并發執行的各個事務之間不能互相干擾。

實現

隔離性可能會引入臟讀（dirty read）、不可重復讀（non-repeatable read）、幻讀（phantom read）等問題，為了解決這些問題就引入了“隔離級別”的概念。

SQL 標準的事務隔離級別包括：讀未提交（read uncommitted）、讀提交（read committed）、可重復讀（repeatable read）和串行化（serializable）：

• 讀未提交：一個事務還沒提交時，它做的變更就能被別的事務看到。
• 讀提交：一個事務提交之后，它做的變更才會被其他事務看到。
• 可重復讀： 一個事務執行過程中看到的數據，總是跟這個事務在啟動時看到的數據是一致的。當然在可重復讀隔離級別下，未提交變更對其他事務也是不可見的。
• 串行化： 顧名思義是對于同一行記錄，“寫”會加“寫鎖”，“讀”會加“讀鎖”。當出現讀寫鎖沖突的時候，后訪問的事務必須等前一個事務執行完成，才能繼續執行。

SQL標準中規定，針對不同的隔離級別，并發事務可以發生不同嚴重程度的問題，具體情況如下：

上面就是幾種隔離級別可能出現的并發問題，但是有必要說一下，你隔離得越嚴實，效率就會越低。

InnoDB 引擎是如何保證隔離性的？利用鎖和 MVCC 機制。這里簡單的介紹一下 MVCC 機制，也叫多版本并發控制，在使用 READ COMMITTD、REPEATABLE READ 這兩種隔離級別的事務下，每條記錄在更新的時候都會同時記錄一條回滾操作，就會形成一個版本鏈，在執行普通的 SELECT 操作時訪問記錄的版本鏈的過程，這樣子可以使不同事務的讀-寫、寫-讀操作并發執行，從而提升系統性能。

持久性

定義

事務一旦提交，它對數據庫的改變就應該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應該對其有任何影響。

實現

要保證持久性很簡單，就是每次事務提交的時候，都將數據刷磁盤上，這樣一定保證了安全性，但是要知道如果每次事務提交都將數據寫入到磁盤的話，頻繁的 IO 操作，成本太高，數據庫的性能極低，所以這種方式不可取。

InnoDB 引擎是怎么解決的？InnoDB 引擎引入了一個中間層來解決這個持久性的問題，我們把這個叫做 redo log（歸檔日志）。

為什么要引入 redo log？redo log 可以保證持久化又可以保證數據庫的性能，相比于直接刷盤，redo log 有以下兩個優勢：

• redo log體積小，畢竟只記錄了哪一頁修改了啥，因此體積小，刷盤快。
• redo log是一直往末尾進行追加，屬于順序IO。效率顯然比隨機IO來的快。

InnoDB 引擎是怎么做的？當有一條記錄需要更新的時候，InnoDB 引擎就會先把記錄寫到  redo log 里面，并更新內存，這個時候更新就算完成了。當數據庫宕機重啟的時候，會將 redo log 中的內容恢復到數據庫中，再根據 undo log和 binlog 內容決定回滾數據還是提交數據。

更多 redo log，后面我打算單獨寫一篇文章。

一致性

定義

一致性簡單一點說就是數據執行前后都要處于一種合法的狀態，比如身份證號不能重復，性別只能是男或者女，高考的分數只能在0～750之間，紅綠燈只有3種顏色，房價不能為負的等等， 只有符合這些約束的數據才是有效的，比如有個小孩兒跟你說他高考考了1000分，你一聽就知道他胡扯呢。數據庫世界只是現實世界的一個映射，現實世界中存在的約束當然也要在數據庫世界中有所體現。如果數據庫中的數據全部符合現實世界中的約束（all defined rules），我們說這些數據就是一致的，或者說符合一致性的。

實現

要保證數據庫的數據一致性，要在以下兩個方面做努力：

• 利用數據庫的一些特性來保證部分一致性需求：比如聲明某個列為NOT NULL 來拒絕NULL值得插入等。
• 關于數據庫事務的四大特性就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，可以學到更多知識。如果覺得文章不錯，可以把它分享出去讓更多的人看到。