事務的四大特性（ACID）詳解
在數據庫管理系統（如 MySQL）中，事務（Transaction） 是指一組要么全部執行、要么全部不執行的數據庫操作，通常用于確保數據的完整性和一致性。事務有四大核心特性，即 ACID，分別是：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔離性（Isolation）、持久性（Durability）。
作用：
事務的 ACID 四大特性是數據庫系統用來確保數據完整性、正確性和并發一致性的核心機制。通過日志、事務隔離級別、數據庫約束等手段，數據庫可以有效解決數據一致性問題和并發問題，為數據的可靠性保駕護航。
ACID 四大特性
| 特性 | 英文名稱 | 定義 | 常見問題及解決方法 |
|---|---|---|---|
| 原子性 | Atomicity | 事務中的所有操作要么全部成功，要么全部失敗并回滾。 | 通過事務日志（Undo Log）和回滾機制實現 |
| 一致性 | Consistency | 事務執行前后，數據庫保持一致性，滿足完整性約束。 | 通過數據庫約束、觸發器、日志來維護一致性 |
| 隔離性 | Isolation | 多個事務并發時，相互隔離，防止臟讀、不可重復讀等問題。 | 通過事務隔離級別（如可重復讀、可序列化等）解決并發問題 |
| 持久性 | Durability | 事務一旦提交，修改將永久保存，即使系統故障也不會丟失。 | 通過事務日志（Redo Log）、備份機制實現 |
1. 原子性（Atomicity）
定義：
原子性是指事務中的所有操作被視為一個整體，要么全部執行成功，要么全部失敗并回滾（rollback），不能只執行部分操作。
如果事務在執行過程中發生錯誤或出現故障，數據庫系統會將其恢復到事務開始之前的狀態，保證數據不會被部分更新。
舉例：
銀行轉賬操作：從用戶A的賬戶轉出100元并轉入用戶B的賬戶。如果只有扣款成功，而轉賬失敗，就會導致數據不一致。而原子性確保要么兩步都成功，要么兩步都不執行，保證事務的完整性。
實現方式：
通過 回滾機制（Rollback） 和 日志（Undo Log） 來實現。
2. 一致性（Consistency）
定義：
一致性是指事務執行前后，數據庫必須處于一致的狀態。
也就是說，事務執行后，數據要滿足數據庫的完整性約束（如主鍵約束、外鍵約束、唯一性約束等）。
舉例：
假設有一個規則要求：銀行所有賬戶的總余額應該保持不變。如果在用戶A和用戶B之間轉賬后，數據庫中總余額仍然等于事務執行前的總余額，就表示事務保持了一致性。
實現方式：
通過 數據庫約束（如外鍵、觸發器）、事務日志和回滾機制 來維護一致性。
3. 隔離性（Isolation）
定義：
隔離性是指當多個事務并發執行時，一個事務的執行不應受到其他事務的影響，各事務之間相互隔離，防止并發問題（如臟讀、不可重復讀、幻讀）。
并發問題及其含義：
- 臟讀（Dirty Read）： 一個事務讀取了另一個事務未提交的數據。
- 不可重復讀（Non-repeatable Read）： 在同一事務中，兩次讀取的同一數據結果不一致，因其他事務修改了該數據。
- 幻讀（Phantom Read）： 一個事務讀取了數據集合，另一個事務在集合中插入了新數據，導致前一個事務在再次讀取時“看到”新的數據，仿佛出現了幻影。
解決方法（隔離級別）：
SQL 標準定義了四種事務隔離級別，從低到高依次為：
- 讀未提交（Read Uncommitted）： 允許臟讀、不可重復讀、幻讀。
- 讀已提交（Read Committed）： 不允許臟讀，但可能出現不可重復讀和幻讀。
- 可重復讀（Repeatable Read）： 禁止臟讀和不可重復讀，但可能出現幻讀（MySQL 默認級別）。
- 可序列化（Serializable）： 提供最高隔離級別，完全防止上述問題，但降低并發性能。
4. 持久性（Durability）
定義：
持久性是指事務一旦提交，所做的修改將永久保存在數據庫中，即使系統發生故障（如斷電、宕機），數據也不會丟失。
舉例：
當用戶完成一筆銀行轉賬并提交事務后，即使系統宕機，轉賬結果也會永久保存到數據庫中。
實現方式：
通過 事務日志（Redo Log）、數據庫寫盤機制 和 備份機制 來保證事務的持久性。即使發生意外故障，數據庫可以通過日志來恢復提交的事務。
事務執行過程（一般步驟）：
- 開啟事務：
START TRANSACTION; - 執行事務操作：如插入、更新或刪除操作。
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1; UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2; - 提交事務（提交數據并永久保存）：
COMMIT; - 回滾事務（若發生錯誤，撤銷事務中的所有操作）：
ROLLBACK;
