引言:

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數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別是現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的重要概念，它決定了多個(gè)并發(fā)事務(wù)之間如何進(jìn)行隔離，并確保數(shù)據(jù)的一致性。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)發(fā)展的早期，隔離級(jí)別的概念并不明確，開發(fā)人員需要自行處理并發(fā)沖突和數(shù)據(jù)不一致性的問(wèn)題。然而，隨著數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用需求的增加，人們意識(shí)到需要一種標(biāo)準(zhǔn)化的機(jī)制來(lái)管理并發(fā)訪問(wèn)，從而確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
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本文主要探討數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別的演進(jìn)歷程，從隔離級(jí)別最初被提出的時(shí)機(jī)，到各個(gè)級(jí)別的應(yīng)用以及其存在的不足之處。我們將回顧隔離級(jí)別的發(fā)展史，介紹最早引入隔離級(jí)別的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，并深入研究不同級(jí)別所提供的隔離特性和適用場(chǎng)景。同時(shí)，我們也將討論隔離級(jí)別的局限性和無(wú)法解決的問(wèn)題，如何通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)和研究的發(fā)展進(jìn)一步提高隔離性能。
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通過(guò)了解數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別的發(fā)展歷程，我們能夠更全面地理解并發(fā)控制的重要性，并為設(shè)計(jì)和管理高效的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序提供指導(dǎo)。隨著不斷變化的技術(shù)和需求，我們還將探討未來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別可能的發(fā)展方向和挑戰(zhàn)。只有通過(guò)深入了解數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別的演進(jìn)歷史，我們才能更好地應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的數(shù)據(jù)并發(fā)訪問(wèn)需求，提高數(shù)據(jù)處理的效率和可靠性。

隔離級(jí)別的提出時(shí)機(jī):

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首先，不得不提一下數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷，從最早的層次數(shù)據(jù)庫(kù)、網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫(kù)和層次數(shù)據(jù)庫(kù)，到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)和現(xiàn)代的分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等。在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程中，隨著應(yīng)用需求的增加，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)更多地被用于存儲(chǔ)和管理大量的數(shù)據(jù)。這導(dǎo)致了并發(fā)訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的需求，即多個(gè)用戶或應(yīng)用程序同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作和查詢的情況。然而，并發(fā)訪問(wèn)引發(fā)了一系列并發(fā)沖突和數(shù)據(jù)不一致性的問(wèn)題。這里不再鋪開介紹產(chǎn)生的問(wèn)題。

? 在數(shù)據(jù)庫(kù)領(lǐng)域中，最早引入隔離級(jí)別的是IBM的System R數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。以下為大致發(fā)展脈絡(luò)：

1. 1975年：IBM的System R系統(tǒng)首次引入了隔離級(jí)別的概念。系統(tǒng)R定義了兩個(gè)隔離級(jí)別：讀未提交（Read Uncommitted）和讀已提交（Read
   Committed）。讀未提交級(jí)別允許讀取未提交的數(shù)據(jù)，而讀已提交級(jí)別則確保只能讀取已提交的數(shù)據(jù)。
2. 1979年：IBM發(fā)布了SQL/DS數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，引入了新的隔離級(jí)別：可重復(fù)讀（Repeatable Read）。在可重復(fù)讀級(jí)別下，事務(wù)執(zhí)行期間多次讀取相同的數(shù)據(jù)會(huì)得到一致的結(jié)果，避免了不可重復(fù)讀的問(wèn)題。
3. 1982年：Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)引入了一個(gè)新的隔離級(jí)別：已串行化（Serializable）。在已串行化級(jí)別下，事務(wù)串行執(zhí)行，避免了任何并發(fā)沖突問(wèn)題，但也會(huì)導(dǎo)致性能下降。
4. 1992年：隨著并發(fā)控制和隔離問(wèn)題的研究不斷發(fā)展，多版本并發(fā)控制（MVCC）成為了一種常見的技術(shù)。MVCC通過(guò)為每個(gè)事務(wù)創(chuàng)建獨(dú)立的數(shù)據(jù)版本，實(shí)現(xiàn)更好的隔離性能和并發(fā)控制。
5. 1992年：ISO SQL標(biāo)準(zhǔn)（ANSI/ISO SQL-92）發(fā)布。其中包含了針對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別的規(guī)范。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了四個(gè)隔離級(jí)別：讀未提交（Read Uncommitted）、讀已提交（Read
   Committed）、可重復(fù)讀（Repeatable Read）和序列化（Serializable）。這些隔離級(jí)別被廣泛應(yīng)用于許多數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)。

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隔離級(jí)別的發(fā)展歷程經(jīng)歷了從最早期的無(wú)隔離到讀未提交、讀已提交、可重復(fù)讀和已串行化的階段。隨著技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用需求的變化，多版本并發(fā)控制成為了一種常見的隔離技術(shù)，提供了更好的并發(fā)性和數(shù)據(jù)一致性。不同的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在不同的時(shí)間點(diǎn)引入了不同的隔離級(jí)別，并通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提升隔離水平。

隔離級(jí)別的應(yīng)用：

常見的隔離級(jí)別按照隔離型由高到低依次為：可串行化（Serializable）、可重復(fù)讀（Repeatable Read）、讀已提交（Read Committed）以及讀未提交（Read Uncommitted）。

隔離特性以及使用場(chǎng)景：

1. 可串行化（Serializable）：

   • 隔離特性：最高級(jí)別，保證并發(fā)事務(wù)的執(zhí)行順序與串行執(zhí)行的結(jié)果相同。事務(wù)按順序執(zhí)行，避免了任何并發(fā)沖突和數(shù)據(jù)不一致性。
   • 適用場(chǎng)景：對(duì)數(shù)據(jù)完全一致性和精確性要求非常高的應(yīng)用，但性能較差。

   示例：事務(wù)A和事務(wù)B同時(shí)更新同一條記錄，根據(jù)隔離級(jí)別的不同，可能會(huì)導(dǎo)致其中一個(gè)事務(wù)的更新失敗。

2. 可重復(fù)讀（Repeatable Read）：

   • 隔離特性：保證在同一事務(wù)中，重復(fù)讀取同一結(jié)果集的數(shù)據(jù)時(shí)，結(jié)果保持一致。其他事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更改時(shí)，讀取的結(jié)果集不受影響。
   • 適用場(chǎng)景：需要在事務(wù)中執(zhí)行多個(gè)查詢，確保查詢結(jié)果不會(huì)以不一致的方式發(fā)生變化。

   示例：事務(wù)A在讀取一組記錄的同時(shí)，事務(wù)B插入了新的記錄，導(dǎo)致事務(wù)A的查詢結(jié)果包含了新插入的記錄。

3. 讀已提交（Read Committed）：

   • 隔離特性：保證每個(gè)事務(wù)只能讀取已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)，不會(huì)出現(xiàn)臟讀。
   • 適用場(chǎng)景：大多數(shù)應(yīng)用的默認(rèn)隔離級(jí)別，平衡了隔離性和性能需求。

   示例：事務(wù)A在讀取記錄的同時(shí)，事務(wù)B修改了同一條記錄，導(dǎo)致事務(wù)A讀取到了B尚未提交的修改。

4. 讀未提交（Read Uncommitted）：

   • 隔離特性：最低級(jí)別，允許一個(gè)事務(wù)讀取另一個(gè)事務(wù)尚未提交的數(shù)據(jù)。
   • 適用場(chǎng)景：對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求較低的應(yīng)用，僅需要讀取數(shù)據(jù)而不考慮其他事務(wù)的修改。

   示例：事務(wù)A讀取了事務(wù)B尚未提交的修改，導(dǎo)致事務(wù)A讀取到了不一致的數(shù)據(jù)。

從數(shù)據(jù)庫(kù)鎖的角度來(lái)分析：

從數(shù)據(jù)庫(kù)鎖的角度來(lái)分析不同的隔離級(jí)別，可以了解每個(gè)級(jí)別下的鎖機(jī)制和并發(fā)控制策略：

1. 可串行化（Serializable）隔離級(jí)別：
   • 鎖機(jī)制：使用長(zhǎng)期的互斥鎖（Exclusive Lock），在事務(wù)結(jié)束前保持鎖定狀態(tài)。
   • 并發(fā)控制策略：事務(wù)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)加互斥鎖，并在事務(wù)結(jié)束前保持鎖定狀態(tài)。其他事務(wù)無(wú)法同時(shí)讀取或修改被鎖定的數(shù)據(jù)，避免了臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀問(wèn)題。
2. 可重復(fù)讀（Repeatable Read）隔離級(jí)別：
   • 鎖機(jī)制：使用長(zhǎng)期的共享鎖（Shared Lock），但也會(huì)使用行級(jí)別的互斥鎖（行級(jí)別的 Exclusive Lock，也稱為寫鎖）在事務(wù)結(jié)束前保持鎖定狀態(tài)。
   • 并發(fā)控制策略：事務(wù)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)加共享鎖，并在事務(wù)結(jié)束前保持鎖定狀態(tài)，確保其他事務(wù)不能修改或刪除數(shù)據(jù)，避免了臟讀和不可重復(fù)讀問(wèn)題。
3. 讀已提交（Read Committed）隔離級(jí)別：
   • 鎖機(jī)制：使用短暫的共享鎖（Shared Lock），在讀取數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行加鎖，確保其他事務(wù)不能修改數(shù)據(jù)。
   • 并發(fā)控制策略：事務(wù)在讀取數(shù)據(jù)時(shí)進(jìn)行加鎖，避免了臟讀問(wèn)題。
4. 讀未提交（Read Uncommitted）隔離級(jí)別：
   • 鎖機(jī)制：不使用任何鎖，允許讀取未提交的數(shù)據(jù)。
   • 并發(fā)控制策略：沒(méi)有并發(fā)控制機(jī)制，可能導(dǎo)致臟讀。

應(yīng)用

• MySQL 的默認(rèn)隔離級(jí)別是 可重復(fù)讀。
• Oracle 的默認(rèn)隔離級(jí)別是 讀已提交。
• PostgreSQL 的默認(rèn)隔離級(jí)別是 可重復(fù)讀。
• SQL Server 的默認(rèn)隔離級(jí)別是 可重復(fù)讀。
• SQLite 的默認(rèn)隔離級(jí)別是 讀已提交。

不同的數(shù)據(jù)庫(kù)有不同的默認(rèn)隔離級(jí)別，這通常取決于數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。例如，Oracle 的默認(rèn)隔離級(jí)別是讀已提交，因?yàn)樗荚谔峁└咝阅堋ostgreSQL 的默認(rèn)隔離級(jí)別是可重復(fù)讀，因?yàn)樗荚谔峁└叩囊恢滦?。SQL Server 的默認(rèn)隔離級(jí)別也是可重復(fù)讀，因?yàn)樗荚谔峁└咝阅芎鸵恢滦灾g的折衷。SQLite 的默認(rèn)隔離級(jí)別是讀已提交，因?yàn)樗荚谔峁└咝阅芎秃?jiǎn)單性之間的折衷。

隔離級(jí)別的不足

隔離級(jí)別雖然解決了并發(fā)沖突和數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題，但也存在一些不足之處：

1. 性能問(wèn)題：隔離級(jí)別越高，為了保證隔離性，需要采用更多的鎖和并發(fā)控制機(jī)制，從而增加了性能開銷。
2. 數(shù)據(jù)訪問(wèn)限制：較高的隔離級(jí)別可能會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)訪問(wèn)的限制，例如可重復(fù)讀和串行化級(jí)別可能導(dǎo)致事務(wù)之間的阻塞和死鎖。
3. 無(wú)法解決的問(wèn)題：隔離級(jí)別無(wú)法解決幻讀和寫偏斜的問(wèn)題。幻讀指的是在一個(gè)事務(wù)中多次執(zhí)行相同的查詢，但結(jié)果集卻發(fā)生了變化；寫偏斜指的是并發(fā)寫事務(wù)導(dǎo)致數(shù)據(jù)的不一致性。

對(duì)于某些特定的應(yīng)用場(chǎng)景，可能需要更高級(jí)別的隔離或其他解決方案，例如采用樂(lè)觀并發(fā)控制（Optimistic Concurrency Control）或多版本并發(fā)控制（Multiversion Concurrency Control）等技術(shù)。

發(fā)展和改進(jìn)

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隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)對(duì)隔離級(jí)別進(jìn)行了進(jìn)一步的改進(jìn)和發(fā)展。為了提高性能和隔離性能，出現(xiàn)了許多擴(kuò)展級(jí)別和技術(shù)。其中，多版本并發(fā)控制（MVCC）是一種常用的技術(shù)，在不同事務(wù)執(zhí)行時(shí)維護(hù)不同版本的數(shù)據(jù)，從而避免了大部分的沖突和鎖競(jìng)爭(zhēng)。它在提供隔離性能的同時(shí)，降低了鎖的使用量，并提高了并發(fā)性能。

? 此外，還有一些最新的研究和實(shí)踐，涉及到對(duì)隔離級(jí)別的擴(kuò)展和自定義。例如，一些研究提出了基于應(yīng)用需求的自適應(yīng)隔離級(jí)別，根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景動(dòng)態(tài)選擇適當(dāng)?shù)母綦x級(jí)別，以平衡數(shù)據(jù)一致性和性能。

最后

? 數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別是保證數(shù)據(jù)一致性和并發(fā)性能的關(guān)鍵機(jī)制。從最早的讀未提交和讀已提交級(jí)別，到現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)級(jí)別和擴(kuò)展級(jí)別，隔離級(jí)別的演進(jìn)為數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用提供了不同的隔離選擇。
盡管隔離級(jí)別具有一定的局限性，但它仍然是保證數(shù)據(jù)一致性的重要手段。隨著技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)不斷改進(jìn)和優(yōu)化隔離級(jí)別的性能和靈活性，以滿足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。未來(lái)的發(fā)展方向可能包括更加靈活的隔離級(jí)別選擇機(jī)制、解決幻讀和寫偏斜的新技術(shù)，以及更精細(xì)的隔離級(jí)別擴(kuò)展和自定義方法。數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別的演進(jìn)將繼續(xù)推動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)在保持?jǐn)?shù)據(jù)一致性和提供高性能并發(fā)處理方面的進(jìn)步。
其實(shí)，學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)庫(kù)的隔離級(jí)別的時(shí)候還是結(jié)合鎖機(jī)制一起能夠更有效率，單單只介紹隔離級(jí)別還是有點(diǎn)空泛。之后會(huì)繼續(xù)更新數(shù)據(jù)庫(kù)鎖機(jī)制。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-756788.html

到了這里，關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別：從并發(fā)沖突到數(shù)據(jù)一致性的演進(jìn)歷程的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！