SQL事务隔离级别详解：脏读、不可重复读和幻读

SQL事务隔离级别是数据库管理系统（DBMS）为保证事务并发执行时的正确性和一致性而采用的一种机制。事务隔离级别定义了事务之间的可见性和对其他事务操作数据的影响程度。理解事务隔离级别的不同，可以帮助我们避免常见的并发问题，如脏读、不可重复读和幻读。

一、事务隔离级别简介

SQL标准定义了四种隔离级别，每个级别的主要目的是平衡 数据一致性 和 并发性能。这些隔离级别依次为：

1. 读未提交（Read Uncommitted）
2. 读已提交（Read Committed）
3. 可重复读（Repeatable Read）
4. 串行化（Serializable）

每个级别控制着事务在执行过程中对数据库中数据的 可见性 和 锁定行为。下面将详细解析这些隔离级别以及它们对常见问题的影响。

二、SQL事务中的并发问题

1. 脏读（Dirty Read）
   脏读指的是一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据。如果后者事务回滚，那么前一个事务就读取了无效的数据。脏读会导致数据不一致的问题。
   • 例子：事务T1更新了某条记录，但还未提交。事务T2读取了这条记录并执行了操作。如果事务T1后续回滚，T2就会基于错误的数据进行计算。
2. 不可重复读（Non-repeatable Read）
   不可重复读指的是一个事务在执行过程中多次读取同一数据，但数据值在这些读取操作之间发生了变化。换句话说，事务在执行过程中读到了不同的数据。
   • 例子：事务T1读取了某个值，随后事务T2更新了这个值并提交了。事务T1再次读取相同数据时，得到的值已经不同。
3. 幻读（Phantom Read）
   幻读指的是在一个事务中多次查询时，数据的总行数发生了变化。这通常发生在查询条件的范围内，其他事务插入或删除了数据行，导致查询的结果集发生变化。
   • 例子：事务T1执行了一个范围查询，如选择所有销售额大于100的订单。事务T2插入了一条销售额为150的订单并提交。事务T1再次执行查询时，结果集多了一行数据，这就是幻读。

三、四种事务隔离级别与并发问题

1. 读未提交（Read Uncommitted）

• 特性：事务可以读取到其他事务尚未提交的数据，允许脏读。
• 问题：
  • 脏读：允许脏读，事务T1读取了T2未提交的数据。
  • 不可重复读：可能发生。
  • 幻读：可能发生。
• 使用场景：虽然此级别性能最好，但通常不建议使用，因为它可能导致严重的数据一致性问题。

2. 读已提交（Read Committed）

• 特性：事务只能读取已经提交的数据，避免了脏读。
• 问题：
  • 脏读：避免。
  • 不可重复读：仍然可能发生。事务T1在读取数据后，其他事务T2对数据进行了修改或删除，导致事务T1再次读取时数据发生变化。
  • 幻读：可能发生。
• 使用场景：这是大多数数据库系统的默认隔离级别，能够避免脏读，但不能解决不可重复读和幻读。

3. 可重复读（Repeatable Read）

• 特性：保证事务在执行期间多次读取同一数据时，结果是相同的，避免了不可重复读。
• 问题：
  • 脏读：避免。
  • 不可重复读：避免。
  • 幻读：可能发生。虽然数据在事务执行过程中不会变化，但如果其他事务插入或删除了数据，事务T1在执行范围查询时，仍然会遇到幻读现象。
• 使用场景：适合大部分业务场景，能够避免脏读和不可重复读，但幻读仍可能发生。

4. 串行化（Serializable）

• 特性：事务完全隔离，仿佛是串行执行的，事务完全不会影响彼此。
• 问题：
  • 脏读：避免。
  • 不可重复读：避免。
  • 幻读：避免。该级别通过锁定数据行或整个表来保证事务的完全隔离，从而避免幻读。
• 使用场景：这是最严格的隔离级别，能够完全避免所有并发问题，但性能开销较大。适用于要求数据一致性和准确性极高的场景。

四、隔离级别选择的权衡

从上表可以看出，随着隔离级别的提高，系统性能会有所下降，但数据一致性得到了更好的保证。在实际应用中，需要根据业务需求权衡性能与一致性之间的平衡。

五、总结

• 脏读：读取到未提交的数据，可能导致数据不一致。
• 不可重复读：事务内读取的数据发生变化，导致数据不一致。
• 幻读：事务查询的结果集发生变化，导致数据不一致。

不同的事务隔离级别提供了不同程度的数据一致性保障，开发者需要根据系统的性能需求和数据一致性要求选择合适的隔离级别。在对性能要求较高的系统中，可能需要牺牲部分数据一致性；而在对一致性要求非常高的场景中，可能会选择牺牲性能，采用最严格的隔离级别。