数据库中的事务是什么？
Posted: Tue May 20, 2025 6:47 am
在数据库管理系统（DBMS）中，事务（Transaction）是指作为一个逻辑工作单元执行的一系列操作。这些操作要么全部成功完成，要么全部失败回滚。事务的目的是确保数据库的数据一致性（Consistency）和完整性（Integrity），即使在系统发生故障、并发访问冲突或程序错误的情况下，也能使数据库从一个一致的状态转换到另一个一致的状态。
1. 为什么需要事务？
想象一个银行转账的场景：
用户 A 从账户 A 转账 1000 元到账户 B。这个过程涉及至少两个数据库操作：
从账户 A 的余额中扣除 1000 元。
向账户 B 的余额中增加 1000 元。
如果这两个操作中的任何一个失败（例如，系统崩溃、网络中断、账户 A 余额不足），而另一个操作成功了，就会导致数据不一致。账户 A 可能扣了钱，但账户 B 没有收到，或者账户 B 收到了钱，但账户 A 没有扣钱，这都会造成金融错误。
为了避免这种不一致性，这两个操作必须被视为一个不可分割的整体。要么两个操作都成功，银行账户的总金额保持不变（一致性）；要么两个操作都失败，数据恢复到转账前的状态。这种“全有或全无”的特性就是事务的核心。
2. 事务的 ACID 特性
为了确保数据的可靠性和正确性，数据库事务必须遵循一组被称为 ACID 的特性：
A - 原子性（Atomicity）
定义： 事务是数据库操作的最小逻辑单元，要么全部执行成功，要么全部不执行（回滚）。没有中间状态。
确保： 即使事务执行过程中发生错误或系统故障，数据库也能恢复到事务开始前的状态，就好像该事务从未发生过一样。
实现： 数据库通过事务日志（Transaction Log）来记录事务的操作，以便在需要时进行回滚（Undo）或重做（Redo）。
C - 一致性（Consistency）
定义： 事务执行前和执行后，数据库必须从一个一致的 医师数据库 状态转换到另一个一致的状态。这意味着事务必须遵守所有的数据库规则、约束（如主键约束、外键约束、唯一约束、检查约束）以及业务逻辑的完整性。
确保： 即使事务本身的操作是合法的，但如果其结果会破坏数据库的完整性（例如，转账后总金额不符），那么该事务也必须被回滚。
实现： 原子性是实现一致性的基础之一。同时，数据库会检查完整性约束，如果违反，则回滚事务。
I - 隔离性（Isolation）
定义： 多个并发执行的事务之间互不干扰，就好像每个事务都是独立地、串行地执行一样。一个事务对数据所做的修改在提交之前，对其他事务是不可见的。
确保： 避免并发执行带来的问题，如脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）。
实现： 数据库通常通过**锁机制（Locking）和多版本并发控制（MVCC - Multi-Version Concurrency Control）**来实现隔离性。隔离级别（如读未提交、读已提交、可重复读、串行化）定义了事务之间隔离的严格程度。
D - 持久性（Durability）
定义： 一旦事务被成功提交（Committed），它对数据库所做的修改就是永久性的。即使系统发生故障（如电源中断、服务器崩溃），这些修改也不会丢失。
确保： 提交的更改会被写入到持久化存储（如硬盘）中。
实现： 数据库通过将事务日志写入磁盘（WAL - Write-Ahead Logging）并定期将内存中的数据刷新到磁盘来保证持久性。在系统重启后，数据库可以通过日志恢复提交但尚未完全写入磁盘的数据。
3. 事务的生命周期
一个典型的事务生命周期包括以下步骤：
开始事务（BEGIN TRANSACTION / START TRANSACTION）： 显式或隐式地标记一个事务的开始。在此之后的所有数据库操作都被视为该事务的一部分。
执行数据库操作： 执行一系列的 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE 等语句。
提交事务（COMMIT）： 如果所有操作都成功完成，并且符合业务逻辑和数据库约束，则显式地提交事务。一旦提交，所有修改都被永久保存到数据库中，并且对其他并发事务可见。
回滚事务（ROLLBACK）： 如果事务中的任何操作失败，或者发现数据不一致，或者用户决定取消操作，则显式或隐式地回滚事务。回滚会将数据库恢复到事务开始前的状态，撤销所有未提交的修改。
自动提交（Autocommit）：
在许多数据库系统中，默认情况下，每个单独的 SQL 语句都被视为一个独立的事务并自动提交。这意味着如果你执行一个 INSERT 语句，它会立即被提交。如果需要将多个语句作为单个逻辑工作单元来执行，你需要显式地开始和结束事务。
总结
事务是数据库管理系统中确保数据完整性、一致性和可靠性的基石。通过原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）这四大特性，事务提供了一种强大的机制，使得数据库能够在复杂的并发环境和潜在的故障中保持数据的正确性。理解并正确使用事务对于构建健壮和可靠的数据库应用程序至关重要。
1. 为什么需要事务？
想象一个银行转账的场景：
用户 A 从账户 A 转账 1000 元到账户 B。这个过程涉及至少两个数据库操作：
从账户 A 的余额中扣除 1000 元。
向账户 B 的余额中增加 1000 元。
如果这两个操作中的任何一个失败（例如，系统崩溃、网络中断、账户 A 余额不足），而另一个操作成功了，就会导致数据不一致。账户 A 可能扣了钱，但账户 B 没有收到，或者账户 B 收到了钱，但账户 A 没有扣钱，这都会造成金融错误。
为了避免这种不一致性，这两个操作必须被视为一个不可分割的整体。要么两个操作都成功，银行账户的总金额保持不变（一致性）；要么两个操作都失败，数据恢复到转账前的状态。这种“全有或全无”的特性就是事务的核心。
2. 事务的 ACID 特性
为了确保数据的可靠性和正确性，数据库事务必须遵循一组被称为 ACID 的特性：
A - 原子性（Atomicity）
定义： 事务是数据库操作的最小逻辑单元，要么全部执行成功，要么全部不执行（回滚）。没有中间状态。
确保： 即使事务执行过程中发生错误或系统故障，数据库也能恢复到事务开始前的状态，就好像该事务从未发生过一样。
实现： 数据库通过事务日志（Transaction Log）来记录事务的操作，以便在需要时进行回滚（Undo）或重做（Redo）。
C - 一致性（Consistency）
定义： 事务执行前和执行后，数据库必须从一个一致的 医师数据库 状态转换到另一个一致的状态。这意味着事务必须遵守所有的数据库规则、约束（如主键约束、外键约束、唯一约束、检查约束）以及业务逻辑的完整性。
确保： 即使事务本身的操作是合法的，但如果其结果会破坏数据库的完整性（例如，转账后总金额不符），那么该事务也必须被回滚。
实现： 原子性是实现一致性的基础之一。同时，数据库会检查完整性约束，如果违反，则回滚事务。
I - 隔离性（Isolation）
定义： 多个并发执行的事务之间互不干扰，就好像每个事务都是独立地、串行地执行一样。一个事务对数据所做的修改在提交之前，对其他事务是不可见的。
确保： 避免并发执行带来的问题，如脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）。
实现： 数据库通常通过**锁机制（Locking）和多版本并发控制（MVCC - Multi-Version Concurrency Control）**来实现隔离性。隔离级别（如读未提交、读已提交、可重复读、串行化）定义了事务之间隔离的严格程度。
D - 持久性（Durability）
定义： 一旦事务被成功提交（Committed），它对数据库所做的修改就是永久性的。即使系统发生故障（如电源中断、服务器崩溃），这些修改也不会丢失。
确保： 提交的更改会被写入到持久化存储（如硬盘）中。
实现： 数据库通过将事务日志写入磁盘（WAL - Write-Ahead Logging）并定期将内存中的数据刷新到磁盘来保证持久性。在系统重启后，数据库可以通过日志恢复提交但尚未完全写入磁盘的数据。
3. 事务的生命周期
一个典型的事务生命周期包括以下步骤：
开始事务（BEGIN TRANSACTION / START TRANSACTION）： 显式或隐式地标记一个事务的开始。在此之后的所有数据库操作都被视为该事务的一部分。
执行数据库操作： 执行一系列的 SELECT、INSERT、UPDATE、DELETE 等语句。
提交事务（COMMIT）： 如果所有操作都成功完成，并且符合业务逻辑和数据库约束，则显式地提交事务。一旦提交，所有修改都被永久保存到数据库中，并且对其他并发事务可见。
回滚事务（ROLLBACK）： 如果事务中的任何操作失败，或者发现数据不一致，或者用户决定取消操作，则显式或隐式地回滚事务。回滚会将数据库恢复到事务开始前的状态，撤销所有未提交的修改。
自动提交（Autocommit）：
在许多数据库系统中，默认情况下，每个单独的 SQL 语句都被视为一个独立的事务并自动提交。这意味着如果你执行一个 INSERT 语句，它会立即被提交。如果需要将多个语句作为单个逻辑工作单元来执行，你需要显式地开始和结束事务。
总结
事务是数据库管理系统中确保数据完整性、一致性和可靠性的基石。通过原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）这四大特性，事务提供了一种强大的机制，使得数据库能够在复杂的并发环境和潜在的故障中保持数据的正确性。理解并正确使用事务对于构建健壮和可靠的数据库应用程序至关重要。