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计算机专业知识【数据库读操作：不可重复读、脏读及其他现象解析】

article 2025/2/23 1:34:06

在数据库的并发操作场景中，不同的读操作方式会引发不同的数据读取问题。理解这些问题对于确保数据库数据的一致性和准确性至关重要。下面我们将详细介绍数据库中常见的几种读问题，包括不可重复读、脏读等。

在深入了解各种读问题之前，我们需要先明确事务和并发控制的概念。事务是数据库中一组不可分割的操作序列，要么全部执行成功，要么全部不执行。而并发控制则是为了保证多个事务在并发执行时不会相互干扰，确保数据的一致性和完整性。

脏读是指一个事务读取了另一个未提交事务修改的数据。也就是说，事务 A 对数据进行了修改，但还没有提交，此时事务 B 读取了 A 修改后的数据。如果事务 A 后来因为某种原因（如出现错误）回滚了，那么事务 B 读取到的数据就是无效的、“脏”的数据。

假设数据库中有一个账户表 accounts，其中有一条记录表示用户张三的账户余额为 1000 元。

-- 事务 A 开始
START TRANSACTION;
-- 事务 A 将张三的账户余额减少 500 元
UPDATE accounts SET balance = balance - 500 WHERE user_name = '张三';

此时，事务 A 还未提交。

-- 事务 B 开始
START TRANSACTION;
-- 事务 B 读取张三的账户余额
SELECT balance FROM accounts WHERE user_name = '张三';

事务 B 读取到的余额是 500 元，但如果事务 A 回滚了：

-- 事务 A 回滚
ROLLBACK;

那么张三的实际余额仍然是 1000 元，事务 B 读取到的 500 元就是脏数据。

脏读可能会导致数据的不一致性和错误的决策。例如，在上述例子中，如果事务 B 基于读取到的 500 元余额进行后续的业务操作（如判断是否可以进行一笔新的转账），就可能会做出错误的决策。

不可重复读是指在同一个事务中，多次读取同一数据时，得到的结果不一致。这通常是因为在事务执行过程中，另一个事务对该数据进行了修改并提交。

同样以账户表 accounts 为例，事务 A 要对张三的账户余额进行两次查询：

-- 事务 A 开始
START TRANSACTION;
-- 第一次查询张三的账户余额
SELECT balance FROM accounts WHERE user_name = '张三';

假设第一次查询得到的余额是 1000 元。
此时，事务 B 对张三的账户余额进行了修改并提交：

-- 事务 B 开始
START TRANSACTION;
-- 事务 B 将张三的账户余额增加 200 元
UPDATE accounts SET balance = balance + 200 WHERE user_name = '张三';
-- 事务 B 提交
COMMIT;

然后，事务 A 再次查询张三的账户余额：

-- 事务 A 第二次查询张三的账户余额
SELECT balance FROM accounts WHERE user_name = '张三';

这次查询得到的余额是 1200 元，与第一次查询的结果不一致，这就是不可重复读的情况。

不可重复读可能会影响事务的一致性和准确性。例如，在一个统计报表生成的事务中，如果在事务执行过程中出现了不可重复读的情况，那么生成的报表数据可能会不准确，从而影响决策的正确性。

幻读是指在一个事务中，当按照一定条件查询数据时，由于另一个事务插入或删除了符合该条件的数据，导致在该事务的后续查询中出现了之前没有的记录（幻像）或者之前存在的记录消失了。

假设数据库中有一个订单表 orders，事务 A 要统计所有金额大于 1000 元的订单数量：

-- 事务 A 开始
START TRANSACTION;
-- 第一次统计金额大于 1000 元的订单数量
SELECT COUNT(*) FROM orders WHERE amount > 1000;

假设第一次统计得到的数量是 10 条。
此时，事务 B 插入了一条金额大于 1000 元的订单记录并提交：

-- 事务 B 开始
START TRANSACTION;
-- 事务 B 插入一条金额大于 1000 元的订单记录
INSERT INTO orders (order_id, amount) VALUES (11, 1500);
-- 事务 B 提交
COMMIT;

然后，事务 A 再次统计金额大于 1000 元的订单数量：

-- 事务 A 第二次统计金额大于 1000 元的订单数量
SELECT COUNT(*) FROM orders WHERE amount > 1000;

这次统计得到的数量是 11 条，与第一次统计的结果不同，就好像出现了一个“幻像”订单，这就是幻读的情况。

幻读可能会导致事务的逻辑出现错误。例如，在一个库存管理系统中，如果一个事务在查询可用库存数量后，另一个事务插入了新的库存记录，那么原事务后续的操作（如根据查询到的库存数量进行发货）可能会出现错误。

为了避免上述读问题，数据库通常提供了不同的隔离级别，常见的隔离级别有：

读未提交（Read Uncommitted）：允许脏读，可能会出现不可重复读和幻读。
读已提交（Read Committed）：避免了脏读，但可能会出现不可重复读和幻读。
可重复读（Repeatable Read）：避免了脏读和不可重复读，但可能会出现幻读。例如，MySQL 的 InnoDB 存储引擎默认的隔离级别就是可重复读。
串行化（Serializable）：最高的隔离级别，避免了脏读、不可重复读和幻读，但会降低并发性能，因为事务是串行执行的。

不同的应用场景可以根据对数据一致性和并发性能的需求选择合适的隔离级别。