事务的四大特性（ACID）详解

事务的四大特性（ACID）详解

在数据库管理系统（如 MySQL）中，事务（Transaction） 是指一组要么全部执行、要么全部不执行的数据库操作，通常用于确保数据的完整性和一致性。事务有四大核心特性，即 ACID ，分别是：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持久性（Durability）。

作用：

事务的 ACID 四大特性是数据库系统用来确保数据完整性、正确性和并发一致性的核心机制。通过日志、事务隔离级别、数据库约束等手段，数据库可以有效解决数据一致性问题和并发问题，为数据的可靠性保驾护航。

ACID 四大特性

特性	英文名称	定义	常见问题及解决方法
原子性	Atomicity	事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败并回滚。	通过事务日志（Undo Log）和回滚机制实现
一致性	Consistency	事务执行前后，数据库保持一致性，满足完整性约束。	通过数据库约束、触发器、日志来维护一致性
隔离性	Isolation	多个事务并发时，相互隔离，防止脏读、不可重复读等问题。	通过事务隔离级别（如可重复读、可序列化等）解决并发问题
持久性	Durability	事务一旦提交，修改将永久保存，即使系统故障也不会丢失。	通过事务日志（Redo Log）、备份机制实现

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1. 原子性（Atomicity）

定义：

原子性是指事务中的所有操作被视为一个整体，要么全部执行成功，要么全部失败并回滚（rollback），不能只执行部分操作。

如果事务在执行过程中发生错误或出现故障，数据库系统会将其恢复到事务开始之前的状态，保证数据不会被部分更新。

举例：

银行转账操作：从用户A的账户转出100元并转入用户B的账户。如果只有扣款成功，而转账失败，就会导致数据不一致。而原子性确保要么两步都成功，要么两步都不执行，保证事务的完整性。

实现方式：

通过 回滚机制（Rollback） 和 日志（Undo Log） 来实现。

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2. 一致性（Consistency）

定义：

一致性是指事务执行前后，数据库必须处于一致的状态。

也就是说，事务执行后，数据要满足数据库的完整性约束（如主键约束、外键约束、唯一性约束等）。

举例：

假设有一个规则要求：银行所有账户的总余额应该保持不变。如果在用户A和用户B之间转账后，数据库中总余额仍然等于事务执行前的总余额，就表示事务保持了一致性。

实现方式：

通过 数据库约束（如外键、触发器）、事务日志和回滚机制 来维护一致性。

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3. 隔离性（Isolation）

定义：

隔离性是指当多个事务并发执行时，一个事务的执行不应受到其他事务的影响，各事务之间相互隔离，防止并发问题（如脏读、不可重复读、幻读）。

并发问题及其含义：

• 脏读（Dirty Read）： 一个事务读取了另一个事务未提交的数据。
• 不可重复读（Non-repeatable Read）： 在同一事务中，两次读取的同一数据结果不一致，因其他事务修改了该数据。
• 幻读（Phantom Read）： 一个事务读取了数据集合，另一个事务在集合中插入了新数据，导致前一个事务在再次读取时"看到"新的数据，仿佛出现了幻影。

解决方法（隔离级别）：

SQL 标准定义了四种事务隔离级别，从低到高依次为：

1. 读未提交（Read Uncommitted）： 允许脏读、不可重复读、幻读。
2. 读已提交（Read Committed）： 不允许脏读，但可能出现不可重复读和幻读。
3. 可重复读（Repeatable Read）： 禁止脏读和不可重复读，但可能出现幻读（MySQL 默认级别）。
4. 可序列化（Serializable）： 提供最高隔离级别，完全防止上述问题，但降低并发性能。

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4. 持久性（Durability）

定义：

持久性是指事务一旦提交，所做的修改将永久保存在数据库中，即使系统发生故障（如断电、宕机），数据也不会丢失。

举例：

当用户完成一笔银行转账并提交事务后，即使系统宕机，转账结果也会永久保存到数据库中。

实现方式：

通过 事务日志（Redo Log） 、数据库写盘机制 和 备份机制 来保证事务的持久性。即使发生意外故障，数据库可以通过日志来恢复提交的事务。

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事务执行过程（一般步骤）：

1. 开启事务 ：

   START TRANSACTION;  

2. 执行事务操作 ：如插入、更新或删除操作。

   UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;  
   UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;  

3. 提交事务（提交数据并永久保存）：

   COMMIT;  

4. 回滚事务（若发生错误，撤销事务中的所有操作）：

   ROLLBACK;