数据库事务原理及并发、死锁
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我胸小随我爸
2021-04-17 13:13:15
数据库事务是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，具有ACID特性，并发执行可能引发问题，死锁是并发锁竞争导致的特殊阻塞状态。以下是具体介绍：
数据库事务原理事务是数据库的逻辑工作单位，通过ACID特性保障数据完整性：
- 原子性：操作要么全部执行，要么全部不执行。例如转账时，扣款和到账必须同时成功或失败。
- 一致性：事务前后数据满足完整性约束。如账户余额不能为负，若原子性失效（如系统故障导致部分操作未完成），数据将处于不一致状态。
- 隔离性：并发事务互不干扰。通过隔离级别（如读未提交、读已提交、可重复读、串行化）控制隔离效果，防止脏读、不可重复读等问题。
- 持久性：事务提交后，数据改变永久生效。即使系统故障，已提交的数据也不会丢失。
事务运行模式包括自动提交（默认）、显式事务（通过BEGIN/COMMIT/ROLLBACK控制）和隐性事务（自动启动新事务）。以MySQL InnoDB为例，通过WAL协议实现ACID：
- 重做日志（redo）：记录事务修改，确保数据持久化。事务提交时，日志先写入磁盘，再异步更新数据文件。
- 回滚日志（undo）：记录反向操作，支持事务回滚。undo存储在特殊段中，与redo分离。
并发事务可能引发以下问题：
- 脏读：读取未提交数据。如事务A修改数据未提交，事务B读取后，A回滚导致B读取无效数据。
- 丢失更新：后提交事务覆盖前事务修改。如两个事务同时更新同一行，后提交者覆盖前者结果。
- 不可重复读：同一事务内多次读取同一数据结果不同。如事务A读取数据后，事务B修改该数据，A再次读取时结果变化。
- 幻读：同一事务内多次查询数据总量不同。如事务A查询数据后，事务B新增数据，A再次查询时总量增加。
为解决并发问题，事务控制演进为：
- 排队：串行化处理，效率低。
- 排它锁：互斥锁，阻塞其他事务访问已锁定数据。
- 读写锁：读操作共享锁，写操作排它锁。
- MVCC：多版本并发控制，通过版本链实现读写不阻塞。
死锁是两个或多个事务互相等待对方释放锁，形成循环依赖。例如：
- 事务A锁定行1，请求行2的排它锁；事务B锁定行2，请求行1的排它锁。此时，A等待B释放行2，B等待A释放行1，导致永久阻塞。
数据库引擎通过死锁监视器检测循环依赖，选择牺牲品事务终止并返回错误。死锁与普通阻塞的区别在于：
- 死锁：涉及多个事务的循环等待，需外部干预解除。
- 普通阻塞：单事务等待另一事务释放锁，最终可完成。
为避免死锁，可优化事务设计（如按固定顺序访问资源）、减少事务持有锁时间或设置合理的隔离级别。
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