数据库隔离级别

在标准SQL规范中，定义了4个事务隔离级别，不同的隔离级别对事务的处理不同:

◆未授权读取（Read Uncommitted）：允许脏读取，但不允许更新丢失。如果一个事务已经开始写数据，则另外一个数据则不允许同时进行写操作，但允许其他事务读此行数据。该隔离级别可以通过“排他写锁”实现。

◆授权读取（Read Committed）：允许不可重复读取，但不允许脏读取。这可以通过“瞬间共享读锁”和“排他写锁”实现。读取数据的事务允许其他事务继续访问该行数据，但是未提交的写事务将会禁止其他事务访问该行。

◆可重复读取（Repeatable Read）：禁止不可重复读取和脏读取，但是有时可能出现幻影数据。这可以通过“共享读锁”和“排他写锁”实现。读取数据的事务将会禁止写事务（但允许读事务），写事务则禁止任何其他事务。

◆序列化（Serializable）：提供严格的事务隔离。它要求事务序列化执行，事务只能一个接着一个地执行，但不能并发执行。如果仅仅通过“行级锁”是无法实现事务序列化的，必须通过其他机制保证新插入的数据不会被刚执行查询操作的事务访问到。

隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。对于多 数应用程序，可以优先考虑把数据库系统的隔离级别设为Read Committed，它能够避免脏读取，而且具有较好的并发性能。尽管它会导致不可重复读、虚读和第二类丢失更新这些并发问题，在可能出现这类问题的个别 场合，可以由应用程序采用悲观锁或乐观锁来控制。

通过前面的介绍已经知道，通过选用不同的隔离等级就可以在不同程度上避免前面所提及的在事务处理中所面临的各种问题。所以，数据库隔离级别的选取就显得尤为重要，在选取数据库的隔离级别时，应该注意以下几个处理的原则：

首先，必须排除“未授权读取”，因为在多个事务之间使用它将会是非常危险的。事务的 回滚操作或失败将会影响到其他并发事务。第一个事务的回滚将会完全将其他事务的操作清除，甚至使数据库处在一个不一致的状态。很可能一个已回滚为结束的事 务对数据的修改最后却修改提交了，因为“未授权读取”允许其他事务读取数据，最后整个错误状态在其他事务之间传播开来。

其次，绝大部分应用都无须使用“序列化”隔离（一般来说，读取幻影数据并不是一个问题），此隔离级别也难以测量。目前使用序列化隔离的应用中，一般都使用悲观锁，这样强行使所有事务都序列化执行。

剩下的也就是在“授权读取”和“可重复读取”之间选择了。我们先考虑可重复读取。如 果所有的数据访问都是在统一的原子数据库事务中，此隔离级别将消除一个事务在另外一个并发事务过程中覆盖数据的可能性（第二个事务更新丢失问题）。这是一 个非常重要的问题，但是使用可重复读取并不是解决问题的唯一途径。

假设使用了“版本数据”，Hibernate会自动使用版本数据。 Hibernate的一级Session缓存和版本数据已经为你提供了“可重复读取隔离”绝大部分的特性。特别是，版本数据可以防止二次更新丢失的问题， 一级Session缓存可以保证持久载入数据的状态与其他事务对数据的修改隔离开来，因此如果使用对所有的数据库事务采用授权读取隔离和版本数据是行得通 的。

“可重复读取”为数据库查询提供了更好的效率（仅对那些长时间的数据库事务），但是由于幻影读取依然存在，因此没必要使用它（对于Web应用来说，一般也很少在一个数据库事务中对同一个表查询两次）。

也可以同时考虑选择使用Hibernate的二级缓存，它可以如同底层的数据库事务 一样提供相同的事务隔离，但是它可能弱化隔离。假如在二级缓存大量使用缓存并发策略，它并不提供重复读取语义（例如，后面章节中将要讨论的读写，特别是非 严格读写），很容易可以选择默认的隔离级别：因为无论如何都无法实现“可重复读取”，因此就更没有必要拖慢数据库了。另一方面，可能对关键类不采用二级缓 存，或者采用一个完全的事务缓存，提供“可重复读取隔离”。那么在业务中需要使用到“可重复读取”吗？如果你喜欢，当然可以那样做，但更多的时候并没有必 要花费这个代价。

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测试表脚本：
SQL SERVER
CREATE TABLE [Customer](
[CustID] [int] NOT NULL,
[Fname] [nvarchar](20),
[Lname] [nvarchar](20),
[Address] [nvarchar](50),
[City] [nvarchar](20),
[State] [nchar](2) DEFAULT ('CA'),
[Zip] [nchar](5) NOT NULL,
[Phone] [nchar](10)
)

insert into customer values(1, 'Gary', 'Mckee', '111 Main', 'Palm Springs', 'CA', 94312, 7605551212)
insert into customer values(2, 'Tom', 'Smith', '609 Geogia', 'Fresno' 'JP', 33045, 5105551212)
insert into customer values(3, 'Jams', 'bond', 'ST Geogie 21', 'Washington', 'NY', 20331, 4405551864)

ORACLE
CREATE TABLE Customer(
CustID int NOT NULL,
Fname nvarchar2(20),
Lname nvarchar2(20),
Address nvarchar2(50),
City nvarchar2(20),
State nchar(2) DEFAULT 'CA',
Zip nchar(5) NOT NULL,
Phone nchar(10)
);

insert into customer values(1, 'Gary', 'Mckee', '111 Main', 'Palm Springs', 'CA', 94312, 7605551212);
insert into customer values(2, 'Tom', 'Smith', '609 Geogia', 'Fresno', 'JP', 33045, 5105551212);
insert into customer values(3, 'Jams', 'bond', 'ST Geogie 21', 'Washington', 'NY', 20331, 4405551864);


1。Sqlserver与oracle单条语句处理对比
SQL SERVER单条语句默认自动提交，即单条语句自动作为一个事务处理；而oracle的原则是尽量延后提交，除非遇到显式提交命令或者DDL语句。

SQL SERVER
打开事务1:
运行：select * from customer
可以看到表有3条记录
运行：insert into customer values(4, 'Hello', 'world', 'paradise road 01', 'heaven', 'XY', 00001, 1234564321)
转到事务2：
运行：select * from customer
可以看到事务1中刚插入的custid为4的记录。

ORACLE
打开事务1，运行：
select * from customer;
可以看到表有3条记录，运行：
insert into customer values(4, 'Hello', 'world', 'paradise road 01', 'heaven', 'XY', 00001, 1234564321);
转到事务2，运行：
select * from customer;
能看到的还是3条记录，事务1中刚插入的一条记录未自动提交，看不到。
转到事务1，运行：
commit;
转到事务2，运行：
select * from customer;
现在能看到4条记录了。

2. 丢失更新

Sqlserver完全兼容ANSI 92标准定义的4个隔离级别。它的默认隔离级别是提交读（read committed），在该级别下，可能会有丢失更新的问题。Oracle的默认情形也一样。故不再重复。
SQL SERVER
打开事务1运行：
set transaction isolation level read committed
begin tran
select * from customer        --看到3条记录
现在切换到事务2，此时事务1还未结束。在事务2中运行：
set transaction isolation level read committed
begin tran
select * from customer        --看到3条记录，和事务1中相同
现在假设事务1事务继续运行，修改数据并提交：
update customer set state = 'TK' where CustID = 3
commit
回到事务2，事务2根据先前查询到的结果修改数据：
update customer set Zip = 99999 where state = 'NY'
commit
结果因为事务1已经修改了事务2的where条件数据，事务2未成功修改数据（其实准确的说应该算是幻象读引起的更新失败。不过若满足条件的记录数多的话，事务2的update可能更新比预期的数量少的记录数，也可算“丢失”了部分本应完成的更新。个人认为只要明白实际上发生了什么即可，不必过分追究字眼）。丢失更新还可能有别的情形，比如事务2也是
update customer set state = 'KO' where CustID = 3
两个事务都结束后，事务2的结果反映到数据库中，但事务1的更新丢失了，事务2也不知道自己覆盖了事务1的更新。

3．脏读演示

sqlserver的默认隔离级别是提交读（read committed），当手工将其改为未提交读时，事务可以读取其它事务没提交的数据；oracle由于自身特殊实现机制，可以理解为自身基础的隔离级别就是可重复读（与ANSI标准还是有区别的，后面例子会说明）。
SQL SERVER
打开事务1，运行：
begin tran
select * from customer
update customer set state = 'TN' where CustID = 3
转到事务2，运行：
set transaction isolation level read uncommitted
begin tran
select * from customer
此时看到的数据是事务1已经更新但还未提交的（3号记录state值TN）。而如果事务1发觉数据处理有误，转到事务1，进行回滚：
Rollback
此时事务2如根据刚读取的数据进一步处理，会造成错误。它读取的数据并未更新到数据库，是“脏”的

ORACLE

ANSI定义未提交读（read uncommitted）级别本意不是为了故意引入错误，而是提供一种可能的最大并发程度级别，即一个事务的数据更新不影响其它事务的读取。Oracle 从内核层面实现了更新数据不阻塞读。可以说它提供未提交读级别的兼容，但没有脏读问题。（详情参考对应PPT文档）故oracle没有手工设置read uncommitted级别的语句。

4．不可重复读

Sql server的默认级别没有脏读问题，但存在不可重复读问题。Oracle默认级别也是提交读，不过它因为自身特殊机制，在语句一级不存在不可重复读问题。也就是说当运行时间较长的查询时，查询结果是与查询开始时刻一致的（即使查询过程中其它事务修改了要查询的数据），而SQL SERVER就存在问题（sql server 2005新特性提供了可选的语句一级一致性支持，叫做行版本机制，实际上可以说是照着oracle的多版本来的，大体原理差不多）。

由于语句一级的事务一致性难以演示，下面例子是事务一级，提交读隔离级别下发生的不可重复读现象：

SQL SERVER
打开事务1，运行：
set transaction isolation level read committed
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
可以得到1条记录，这个时候事务2中运行：
set transaction isolation level read committed
begin tran
update Customer set state = 'JP' where state = 'CA'
commit

事务2插入一条记录并提交。回到事务1，事务1继续运行，此时它再次相同的查询，并借此作进一步修改，却发现读取到的数据发生了变化。
select * from customer where State = 'CA'
--2次读取不一致，之后的数据处理应该取消。否则不正确
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA'
commit
读取未能获得记录。也就是说在同一事务中两次相同的查询获得了不同的结果，产生读取不可重复现象。

ORACLE

尽管oracle在默认隔离级别下提供了语句级的事务读一致性，但在事务级仍然是会出现不可重复读现象。和sql server一样，故不再重复。

5．幻像读

当sqlserver的隔离级别设置为可重复读（repeatable read），可以解决上面例子出现的问题。其内部是通过事务期间保持读锁来实现的。

SQL SERVER
开始事务1，修改事务级别为可重复读，执行：
set transaction isolation level repeatable read
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
和上例一样得到1条记录，这个时候事务2中运行：
set transaction isolation level repeatable read
begin tran
update Customer set state = 'JP' where state = 'CA'
commit
会发现事务2一直等待，并不结束。返回事务1，运行：
select * from customer where State = 'CA'        --2次读取结果一致
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA'
commit
事务2成功结束后，再返回事务1，发现事务1也完成了。通过锁机制阻塞其它事务的修改，保持了事务期间读取的一致性。然而，如果是插入数据，则还是会出现问题：
开始事务1，修改事务级别为可重复读，执行：
set transaction isolation level repeatable read
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
得到1条记录，这个时候事务2中运行：
set transaction isolation level repeatable read
begin tran
insert into customer values(4, 'hellow', 'world', 'paradise 001', 'garden', 'CA', 00000, 1119995555)
commit
发现事务2立刻提交并正常结束了。返回事务1，运行：
select * from customer where State = 'CA'
会发现得到了2条记录。这种现象就叫做幻像读

ORACLE
由于自身特殊的机制，oracle没有提供一致读隔离级别的选项，想要获得一致读的效果，实际上需要将事务提升到串行化等级，即serializable。

6.串行化级别不同数据库实现

在这个级别，可以认为事务中的数据无论何时都是一致的，此级别使它显得好像没有其它用户在修改数据，数据库在事务开始时候被“冻结”（至少，对于本事务涉及的数据如此）。然而在不同数据库中，其实现机制也不同。
SQL SERVER
开始事务1，运行：
set transaction isolation level serializable
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
会得到1条记录，这时事务2开始运行：
set transaction isolation level serializable
begin tran
insert into customer values(4, 'hellow', 'world', 'paradise 001', 'garden', 'CA', 00000, 1119995555)
commit
会发现事务2挂起，它在等待事务1结束。回到事务1，继续：
select * from customer where State = 'CA'
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA'
commit
在片刻的等待以后，事务1得到类似以以下格式消息：
消息1205，级别13，状态56，第1 行
事务(进程ID 51)与另一个进程被死锁在锁资源上，并且已被选作死锁牺牲品。请重新运行该事务。
而事务2更新了数据并正常结束。这是因为两个事务都设置成了串行化级别，当遇到冲突时候，sql server根据一定的规则选择牺牲掉其中一个事务，来保证事务的串行性。上面的例子，如果将事务2的隔离级别改为提交读，那么事务2会等待事务1完成，之后自己正常完成（因为事务2没有串行需求，不会有死锁）。

ORACLE
在oracle中，通过多版本，可以在一定程度上避免死锁。
开始事务1，运行：
set transaction isolation level serializable;
select * from customer where State = 'CA';     --set tran语句隐式开始事务
得到1条记录，然后事务2开始运行：
set transaction isolation level serializable;
insert into customer values(4, 'hellow', 'world', 'paradise 001', 'garden', 'CA', 00000, 1119995555);
commit;
可以发现事务2立刻完成，没有阻塞。回到事务1继续：
select * from customer where State = 'CA';
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA';
commit;
事务1中的第二次查询和事务开始时刻一致，就好像事务2已经完成的提交不存在。事务最终正常更新完毕，并保持了“事务开始”时刻的数据一致性。
然而，如果事务1，2修改同样的数据行，也会有错误，
开始事务1，运行：
set transaction isolation level serializable;
select * from customer where State = 'CA';     --set tran语句隐式开始事务
得到1条记录，然后事务2开始运行：
set transaction isolation level serializable;
update customer set state = 'KO' where state = 'CA';
commit;
可以发现事务2立刻完成，没有阻塞。回到事务1继续：
select * from customer where State = 'CA';
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA';
commit;
出现错误信息：
第 1 行出现错误:
ORA-08177: 无法连续访问此事务处理
总的来说，oracle利用多版本的方式实现串行化级别更少造成死锁，除非两个事务修改了相同的数据行，一般也不会造成冲突。

7．不同隔离级别的相互影响
前面的例子基本都是两个相同隔离级别事务的情况。如果不同隔离级别的事务发生冲突，会有什么不同吗？实际上，对于一个事务来说，其它事务的隔离级别对它来说是未知的，更进一步，甚至数据库中有没有其它事务，有多少事务也不知道。影响事务访问数据就两方面因素：该事务自身的隔离级别，该事务要访问的数据上面锁的状态。

SQL SERVER
开始事务1，运行：
set transaction isolation level serializable
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
事务1的查询获得1条记录，转到事务2，运行：
set transaction isolation level read uncommitted
begin tran
select * from customer
事务2查询获得3条记录，回到事务1，运行：
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA'
切换到事务2，运行：
select * from customer
update customer set state = 'KO' where state = 'CA'
commit;
因为事务2隔离级别为未提交读，因此事务1中刚作的修改可以立刻从查询看到，即使事务1还未结束。进一步的update因为事务1对记录加了独占锁，因此事务2挂起。回到事务1将其提交：
Commit
事务1正常结束，独占锁释放，从而让事务2得以继续修改数据，并最终完成。

ORACLE
Oracle数据库的隔离级别设置语句只有read committed和serializable（read only暂不讨论），加上其特殊锁机制，不同隔离级别事务间的影响除了上例（例6）中两个都为serializable的情况，其它都可视为互不阻塞。

8．页锁与行锁（限sql server）
Sql server的锁可以到行一级。然而它又存在自动的锁定扩大，锁定转换。因此存在一些意想不到的情况。下面是演示：
开始事务1，运行：
set transaction isolation level read committed
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
update Customer set city = 'garden' where state = 'CA'
理论上来说，在提交读级别下，上面的update语句只是在state值为CA的数据行上加了独占锁，表中其它数据应该可以被其它事务更新，然而，如下事务2开始：
set transaction isolation level read committed
begin tran
select * from customer
update customer set state = 'KO' where state = 'JP'
commit
发现事务2陷入阻塞状态。尽管它们更新的不是同一条记录。回到事务1，运行：
Commit
事务1结束后事务2才继续运行至结束。
如果我们在表上加入索引，如下：
CREATE NONCLUSTERED INDEX [idx_state] ON [dbo].[Customer] (     [State])
再重复上面的步骤，会发现阻塞不再存在。
PS：这种现象应该和数据库默认加锁参数/机制有关，应该可以调整，但目前手中没有进一步资料。故仅罗列了现象。

ORACLE
Oracle在数据一级只有一种数据行上的锁，因此不存在sql server中这些问题。

9．Set transaction语句的作用周期
前面所有的例子，都是在会话窗口中进行的演示。一旦使用了set transaction语句，会影响整个会话。除非再显式改变隔离级别，否则将保持到会话结束。例如：

开始事务1，假设会话一开始处于SQL SERVER的默认隔离级别（read committed）：
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
select * from sys.dm_tran_locks
系统视图sys.dm_tran_locks可以查看当前的加锁情况，到目前位置，只有数据库级的锁。继续运行：
set transaction isolation level repeatable read
select * from customer where State = 'CA'
select * from sys.dm_tran_locks
commit
接下来的语句改变了隔离级别到可重复读，接下来的查询，会看到行级锁的记录。在上面事务提交后，运行：
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
select * from sys.dm_tran_locks
commit
仍然会从视图sys.dm_tran_locks看到行级锁记录。整个会话期间都受到影响。

但是，如果调用存储过程，函数，则过程/函数中事务隔离级别的改变并不会对调用环境造成影响。可以通过以下例子说明，首先，创建一个存储过程脚本：

CREATE PROCEDURE [dbo].[test_tran_level]
AS
BEGIN
BEGIN TRAN
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ
SELECT * FROM CUSTOMER
UPDATE CUSTOMER SET STATE = 'SS' WHERE CustID = 3
SELECT * FROM sys.dm_tran_locks
COMMIT
END
然后，在会话窗口调用该过程，会话窗口当前隔离级别为默认的提交读：
Exec test_tran_level
运行的结果可以看到读取锁信息，再在会话中运行：
begin tran
select * from customer where State = 'CA'
select * from sys.dm_tran_locks
commit
视图sys.dm_tran_locks并未有读锁的记录，说明事务隔离级