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什么是事务？事务有哪几种特性？

事务概述

  • 定义：
  • 事务（Transaction）是数据库操作的一个逻辑单元，由一系列操作组成（例如插入、更新、删除），这些操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚，确保数据一致性和完整性。
  • 目的：
  • 保证数据库在并发操作或系统故障时仍保持数据可靠性和一致性。
  • 场景：
  • 常见于数据库管理系统（DBMS，如 MySQL、Oracle）、银行转账、订单处理等需要数据一致性的场景。

核心点

  • 事务通过一系列操作和特定特性（ACID）确保数据库操作的可靠性。

1. 事务的定义与示例

  • 定义详解：
  • 事务是一个不可分割的工作单元，包含一组数据库操作（如 SQL 语句），以单一逻辑目标执行。
  • 事务具有明确的开始（BEGIN）和结束（COMMIT 或 ROLLBACK）。
  • 示例（银行转账）：
  • 场景：从账户 A 转 100 元到账户 B。
  • 操作：
    1. 检查账户 A 余额是否足够。
    2. 从账户 A 扣除 100 元。
    3. 向账户 B 增加 100 元。
  • 要求：所有操作要么全部完成（A 减 100，B 加 100），要么全部取消（无变化）。
  • SQL 示例：
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 'A';
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 'B';
COMMIT;
  • 失败场景：
  • 若第二步失败（如数据库崩溃），执行 ROLLBACK，撤销第一步操作。

2. 事务的四大特性（ACID）

事务的可靠性由以下四个特性（ACID）保证：

(1) 原子性（Atomicity）

  • 定义：
  • 事务中的所有操作要么全部成功执行，要么全部不执行（回滚），不允许部分执行。
  • 作用：
  • 确保事务是一个不可分割的整体，防止数据不一致。
  • 示例：
  • 转账中，若扣款成功但加款失败，原子性保证扣款被撤销。
  • 实现：
  • DBMS 使用日志（Undo Log）记录操作，失败时回滚。

(2) 一致性（Consistency）

  • 定义：
  • 事务执行前后，数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态，满足所有约束（如主键、唯一性、参照完整性）。
  • 作用：
  • 保证数据库规则不被破坏，数据逻辑正确。
  • 示例：
  • 转账后，账户 A 和 B 的总余额不变，满足余额约束。
  • 实现：
  • 通过触发器、约束和事务隔离机制确保。

(3) 隔离性（Isolation）

  • 定义：
  • 多个事务并发执行时，一个事务的执行不影响其他事务，事务之间相互隔离。
  • 作用：
  • 防止并发事务干扰（如脏读、不可重复读）。
  • 示例：
  • 事务 A 转账时，事务 B 无法看到 A 的中间状态（如 A 已扣款但 B 未加款）。
  • 实现：
  • DBMS 使用锁机制或多版本并发控制（MVCC）实现不同隔离级别（如读提交、重复读）。
  • 隔离级别：
  • 读未提交、读提交、可重复读、串行化（强度递增）。

(4) 持久性（Durability）

  • 定义：
  • 事务一旦提交（COMMIT），其对数据库的修改永久保存，即使系统故障也不会丢失。
  • 作用：
  • 保证数据修改的可靠性。
  • 示例：
  • 转账提交后，即使数据库崩溃，A 减 100、B 加 100 的记录仍保留。
  • 实现：
  • DBMS 使用写前日志（Redo Log）记录提交操作，确保故障后可恢复。

3. ACID 特性总结

特性 英文 描述 实现机制
原子性 Atomicity 全部执行或全部不执行 Undo Log、回滚机制
一致性 Consistency 保持数据库约束和逻辑正确 约束、触发器、隔离机制
隔离性 Isolation 事务间互不干扰 锁、MVCC、隔离级别
持久性 Durability 提交后数据永久保存 Redo Log、WAL（预写日志）

4. 事务的实际应用

  • 数据库：
  • MySQL InnoDB：支持 ACID，基于 MVCC 和日志。
  • Oracle：通过锁和日志实现事务一致性。
  • 编程：
  • Spring 事务管理（@Transactional）：
@Transactional
public void transfer(Account a, Account b, double amount) {
    a.debit(amount);
    b.credit(amount);
}
  • 若抛出异常，Spring 自动回滚，确保原子性。
  • 场景：
  • 银行转账、电商订单、库存扣减。

5. 事务的注意事项

  • 性能：
  • 事务过多或过长可能导致锁冲突，降低并发性能。
  • 尽量保持事务短小，减少锁持有时间。
  • 隔离级别：
  • 不同隔离级别（如读提交、可重复读）影响并发性和一致性，需权衡。
  • 回滚失败：
  • 非事务引擎（如 MySQL MyISAM）不支持回滚，需选择支持事务的引擎（如 InnoDB）。
  • 分布式事务：
  • 跨数据库事务需 XA 或 TCC 等机制，复杂性高。

6. 面试角度

  • 问“事务定义”：
  • 提逻辑单元、全部执行或回滚，举转账例子。
  • 问“ACID 特性”：
  • 逐一说明原子性、一致性、隔离性、持久性，提实现机制。
  • 问“场景”：
  • 提银行转账、订单处理，说明 ACID 如何保障。
  • 问“隔离性问题”：
  • 提脏读、不可重复读、幻读，结合隔离级别。

7. 总结

事务是数据库操作的逻辑单元，确保一系列操作作为一个整体执行。事务的四大特性（ACID）——原子性、一致性、隔离性和持久性——通过日志、锁和 MVCC 等机制保证数据可靠性和一致性。原子性防止部分执行，一致性维护约束，隔离性避免并发干扰，持久性确保提交永久保存。面试可提定义、ACID 表格或转账示例，清晰展示理解。

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