事务隔离级别

事务隔离级别（Transaction Isolation Levels）是数据库管理系统（DBMS）中用于控制事务并发执行时相互影响程度的重要机制。它定义了多个事务同时访问数据库时，一个事务对其他事务的可见性规则，从而在数据一致性和并发性能之间取得平衡。

概述

在数据库系统中，多个事务并发执行可能导致以下问题（称为并发问题）：

脏读（Dirty Read）：事务A读取了事务B未提交的修改。
不可重复读（Non-repeatable Read）：事务A多次读取同一数据，期间事务B修改了该数据，导致事务A前后读取结果不一致。
幻读（Phantom Read）：事务A多次执行同一查询，期间事务B插入或删除了符合查询条件的记录，导致事务A前后结果集不一致。

事务隔离级别通过限制这些现象的发生来保证数据一致性。SQL标准定义了4种隔离级别，按隔离强度从低到高排列如下：

四种标准隔离级别

1. 读未提交（Read Uncommitted）

最低隔离级别
允许事务读取其他事务未提交的修改（脏读）
可能出现所有并发问题
性能最高，但数据一致性最差

2. 读已提交（Read Committed）

只允许读取已提交的数据（避免脏读）
仍可能出现不可重复读和幻读
是许多数据库的默认级别（如Oracle、PostgreSQL）

3. 可重复读（Repeatable Read）

确保同一事务中多次读取同一数据结果一致（避免不可重复读）
仍可能出现幻读
是MySQL InnoDB的默认级别

4. 串行化（Serializable）

最高隔离级别
通过完全锁定相关数据避免所有并发问题
性能最差，但数据一致性最强

隔离级别对比表

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读	并发性能
读未提交	可能	可能	可能	最高
读已提交	不可能	可能	可能	高
可重复读	不可能	不可能	可能	中
串行化	不可能	不可能	不可能	低

代码示例

以下是在MySQL中设置和查询事务隔离级别的示例：

-- 查询当前会话的隔离级别
SELECT @@transaction_isolation;

-- 设置全局隔离级别（需要管理员权限）
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

-- 设置当前会话的隔离级别
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

-- 事务示例
START TRANSACTION;
-- 在此执行SQL操作
COMMIT;

实际案例

场景：银行转账系统

考虑两个并发事务： 1. 事务A：查询账户余额（1000元） 2. 事务B：从该账户转账200元（更新余额为800元）

在不同隔离级别下的表现：

读未提交：

 - 事务A可能在事务B提交前读取到800元（脏读）

读已提交：

 - 事务A不会读到未提交的修改
 - 但如果事务A再次查询，可能看到800元（不可重复读）

可重复读：

 - 事务A在整个事务中看到一致的1000元
 - 但如果执行范围查询（如"SELECT COUNT(*) WHERE balance > 500"），可能看到不同结果（幻读）

串行化：

 - 事务B会等待事务A完成，或反之，确保完全一致

数学表达

隔离级别可以用可串行化理论来描述。对于调度S，如果存在一个等价于某个串行调度的调度S'，则称S是可串行化的。

$C o n f l i c t (S) \equiv {(p_{i}, q_{j}) | p_{i} \in T_{i}, q_{j} \in T_{j}, i \neq j, p_{i} 与 q_{j} 冲突}$

其中冲突操作指至少有一个是写操作且访问同一数据项。

选择建议

选择隔离级别时应考虑：

数据一致性要求
系统并发需求
性能要求

一般建议：

对数据准确性要求高的系统（如金融）使用可重复读或串行化
对性能要求高且能容忍一定程度不一致的系统（如内容管理）使用读已提交
读未提交通常只用于统计分析等非关键场景

总结

事务隔离级别是数据库并发控制的核心概念，理解不同级别的特性和适用场景对设计可靠的数据系统至关重要。开发者应根据应用需求选择合适的隔离级别，在数据一致性和系统性能之间取得平衡。