一文讀懂?dāng)?shù)據(jù)庫并發(fā)三大“坑”：幻讀、臟讀和不可重復(fù)讀！

作者：志哥聊技術(shù) 2025-02-26 10:40:44

在事務(wù)的四個(gè)特性里面，其中隔離性總共分為四種級(jí)別：由低到高依次為 Read uncommitted 、Read committed 、Repeatable read 、Serializable ，這四個(gè)級(jí)別可以逐個(gè)解決臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀等這幾類問題。

一、背景介紹

經(jīng)常有面試官提出這么一個(gè)問題：什么是臟讀、幻讀和不可重復(fù)讀？

關(guān)于這個(gè)問題，我們還得從數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)說起，當(dāng)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在寫入或者更新數(shù)據(jù)的過程中，為了保證數(shù)據(jù)是正確可靠的，需要滿足四個(gè)特性：原子性、一致性、隔離性和持久性，簡稱 ACID ！

Atomicity（原子性）：一個(gè)事務(wù)（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會(huì)結(jié)束在中間某個(gè)環(huán)節(jié)。事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯(cuò)誤，能被恢復(fù)（Rollback）到事務(wù)開始前的狀態(tài)，就像這個(gè)事務(wù)從來沒有執(zhí)行過一樣。
Consistency（一致性）：在事務(wù)開始之前和事務(wù)結(jié)束以后，數(shù)據(jù)庫的完整性沒有被破壞。這表示寫入之前和寫入之后的數(shù)據(jù)必須完全符合預(yù)期設(shè)定的結(jié)果。
Isolation（隔離性）：數(shù)據(jù)庫允許多個(gè)并發(fā)事務(wù)同時(shí)對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫和修改的能力，隔離性可以防止多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行時(shí)由于交叉執(zhí)行而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致。事務(wù)隔離分為不同級(jí)別，包括讀未提交（Read uncommitted）、讀提交（read committed）、可重復(fù)讀（repeatable read）和串行化（Serializable）。
Durability（持久性）：事務(wù)處理結(jié)束后，對(duì)數(shù)據(jù)的修改就是永久的，即便系統(tǒng)故障也不會(huì)丟失。

例如以銀行轉(zhuǎn)賬為例，從原賬戶扣除金額，以及向目標(biāo)賬戶添加金額，這兩個(gè)階段的操作，被視為一個(gè)完整的邏輯過程，不可拆分，簡單的說，要么全部成功，要么全部失敗！這個(gè)過程被稱為一個(gè)事務(wù)，具有 ACID 四個(gè)特點(diǎn)！

說了這么多，跟我們今天要說的臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀有什么關(guān)系呢？

我們都知道，當(dāng)下主流的數(shù)據(jù)庫，都支持多個(gè)事務(wù)并發(fā)執(zhí)行，當(dāng)一個(gè)事務(wù)在寫入數(shù)據(jù)，另一個(gè)事務(wù)也要讀這條數(shù)據(jù)，會(huì)出現(xiàn)哪些問題？當(dāng)一個(gè)事務(wù)在寫入數(shù)據(jù)，另一個(gè)事務(wù)也要寫入這條數(shù)據(jù)，又會(huì)發(fā)生什么哪些問題？

當(dāng)多個(gè)事務(wù)并發(fā)處理同一條數(shù)據(jù)時(shí)，如果事務(wù)隔離性不合理，就會(huì)產(chǎn)生我們今天要介紹的內(nèi)容，具體的說就是：臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀！

read uncommitted：俗稱讀未提交，指的是一個(gè)事務(wù)還沒提交時(shí)，它做的變更就能被別的事務(wù)看到。
Read committed：俗稱讀提交，指的是一個(gè)事務(wù)提交之后，它做的變更才會(huì)被其他事務(wù)看到。
Repeatable read：俗稱可重復(fù)讀，指的是一個(gè)事務(wù)執(zhí)行過程中看到的數(shù)據(jù)，總是跟這個(gè)事務(wù)在啟動(dòng)時(shí)看到的數(shù)據(jù)是一致的，同時(shí)當(dāng)其他事務(wù)在未提交時(shí)，變更是不可見的。
Serializable：俗稱串行化，顧名思義就是對(duì)于同一行記錄，“寫”會(huì)加“寫鎖”，“讀”會(huì)加“讀鎖”。當(dāng)出現(xiàn)讀寫鎖沖突的時(shí)候，后訪問的事務(wù)必須等前一個(gè)事務(wù)執(zhí)行完成，才能繼續(xù)執(zhí)行。

不同的隔離級(jí)別，產(chǎn)生的結(jié)果是不一樣，下面我們一起來具體分析分析！

二、場景分析

2.1、臟讀

所謂的臟讀，指的是讀到了其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)，未提交意味著這些數(shù)據(jù)可能會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫，也可能會(huì)回滾，不保存到數(shù)據(jù)庫。當(dāng)這個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)生了回滾，就意味著這個(gè)數(shù)據(jù)不存在，這就是臟讀！

臟讀最大的問題就是可能會(huì)讀到不存在的數(shù)據(jù)。比如在上圖中，事務(wù) B 的更新數(shù)據(jù)被事務(wù) A 讀取，但是事務(wù) B 回滾了，更新數(shù)據(jù)全部還原。也就是說事務(wù) A 剛剛讀到的數(shù)據(jù)并沒有存在于數(shù)據(jù)庫中。

從結(jié)果上看，事務(wù) A 讀出了一條不存在的數(shù)據(jù)，這個(gè)問題比較很嚴(yán)重！

當(dāng)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級(jí)別為讀未提交，就會(huì)發(fā)生臟讀現(xiàn)象！

2.2、不可重復(fù)讀

不可重復(fù)讀，指的是在一個(gè)事務(wù)內(nèi)，最開始讀到的數(shù)據(jù)和事務(wù)結(jié)束前的任意時(shí)刻讀到的同一批數(shù)據(jù)出現(xiàn)不一致的情況。

比如上圖，事務(wù) A 兩次讀取同一數(shù)據(jù)，第一次讀取結(jié)果為 1，當(dāng)事務(wù) B 修改了數(shù)據(jù)并提交，此時(shí)的事務(wù) A 第二次讀取結(jié)果為 2，兩次讀取結(jié)果不一致！

當(dāng)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級(jí)別為讀未提交、讀提交時(shí)，就會(huì)發(fā)生不可重復(fù)讀現(xiàn)象！

2.3、幻讀

幻讀和不可重復(fù)讀，有點(diǎn)類似，但是表達(dá)的側(cè)重點(diǎn)不一樣。

例如事務(wù) A 對(duì)一個(gè)表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行了修改，這種修改涉及到表中的全部數(shù)據(jù)行。此時(shí)，突然事務(wù) B 插入了一條數(shù)據(jù)并提交了，當(dāng)事務(wù) A 提交了修改數(shù)據(jù)操作之后，再次讀取全部數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)還有一條數(shù)據(jù)未更新，給人感覺好像產(chǎn)生了幻覺一樣。這就是幻讀！

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當(dāng)有別的事務(wù)，在插入或者刪除同一條數(shù)據(jù)的時(shí)候，就容易產(chǎn)生幻讀的現(xiàn)象！

當(dāng)數(shù)據(jù)庫的事務(wù)隔離級(jí)別為讀未提交、讀提交、可重復(fù)讀時(shí)，就會(huì)發(fā)生幻讀現(xiàn)象！

三、如何解決

為了解決上述問題，數(shù)據(jù)庫通過鎖機(jī)制來解決并發(fā)訪問的問題。

以 Mysql 為例，根據(jù)鎖定對(duì)象不同，分為：行級(jí)鎖和表級(jí)鎖；根據(jù)并發(fā)事務(wù)鎖定的關(guān)系上看，分為：共享鎖定和獨(dú)占鎖定。

共享鎖定會(huì)防止獨(dú)占鎖定，但允許其他的共享鎖定；而獨(dú)占鎖定既防止共享鎖定也能防止其他獨(dú)占鎖定；為了更改數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫在進(jìn)行更改的行上施加了行級(jí)獨(dú)占鎖定，insert、update、delete和selsct for update語句都會(huì)隱式采用必要的行鎖定，當(dāng)沖突加劇，會(huì)上升到表級(jí)鎖定，此時(shí)會(huì)影響到其他表的訪問操作。

直接使用鎖機(jī)制管理是很復(fù)雜的，基于鎖機(jī)制，數(shù)據(jù)庫給用戶提供了不同的事務(wù)隔離級(jí)別，只要設(shè)置了事務(wù)隔離級(jí)別，數(shù)據(jù)庫就會(huì)分析事務(wù)中的 sql 語句然后自動(dòng)選擇合適的鎖，可以依次有效的解決臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀問題！

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