数据库隔离级别

数据库隔离级别是事务并发控制的核心概念，用于解决多个事务同时执行时可能出现的数据一致性问题。

并发事务的问题

在理解隔离级别之前，需要先了解并发事务可能产生的问题：

[!warning] 脏读 (Dirty Read)
一个事务读取了另一个未提交事务修改的数据。如果后者回滚，前者读取的数据就是无效的。

[!warning] 不可重复读 (Non-repeatable Read)
同一事务内，多次读取同一数据得到不同结果（因为其他事务在此期间修改并提交了该数据）。

[!warning] 幻读 (Phantom Read)
同一事务内，多次执行相同查询返回不同的行数（因为其他事务插入或删除了符合条件的数据）。

四种隔离级别

1. 读未提交 (Read Uncommitted)

[!danger] 最低隔离级别
允许读取未提交的数据变更。

特点：

• 可能发生：脏读、不可重复读、幻读
• 性能：最高
• 应用场景：极少使用，仅适用于对一致性要求极低的场景

-- MySQL 设置方式
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;

2. 读已提交 (Read Committed)

[!note] 大多数数据库默认级别
只允许读取已提交的数据变更。

特点：

• 可能发生：不可重复读、幻读
• 避免：脏读
• 性能：较好
• 应用场景：大多数 OLTP 系统

-- MySQL 设置方式
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

实现原理： 通过 MVCC（多版本并发控制），每次查询生成一个新的 Read View。

3. 可重复读 (Repeatable Read)

[!tip] MySQL InnoDB 默认级别
确保同一事务内多次读取同一数据的结果一致。

特点：

• 可能发生：幻读（但在 MySQL InnoDB 中通过 MVCC + Next-Key Lock 已解决）
• 避免：脏读、不可重复读
• 性能：中等
• 应用场景：需要数据一致性保障的业务

-- MySQL 设置方式
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

实现原理：

• MVCC：事务开始时生成 Read View，后续查询使用同一 View
• Next-Key Lock：锁定记录及其间隙，防止幻读

4. 可串行化 (Serializable)

[!danger] 最高隔离级别
强制事务串行执行，完全避免并发问题。

特点：

• 可能发生：无并发问题
• 避免：脏读、不可重复读、幻读
• 性能：最低
• 应用场景：对一致性要求极高的金融业务

-- MySQL 设置方式
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;

实现原理： 通过锁机制，读取时加共享锁，写入时加排他锁。

隔离级别对比表

[!info] 关于幻读
MySQL InnoDB 在 Repeatable Read 级别通过 Next-Key Lock 已实际解决了幻读问题，所以标注为 ✓*。

三大数据库对比

[!abstract] MySQL vs PostgreSQL vs SQL Server
三大主流数据库在隔离级别的默认设置、实现机制和语法上存在差异。

默认隔离级别

[!tip] 关键差异
MySQL 默认隔离级别更高（RR），而 PostgreSQL 和 SQL Server 默认为 RC。MySQL 在 RR 级别已解决幻读，其他两者需要使用 Serializable 才能完全避免。

设置语法对比

=== MySQL
```sql
-- 查看当前级别
SELECT @@transaction_isolation;

-- 设置级别
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

-- 或在启动时指定
SET transaction_isolation = 'READ-COMMITTED';
```
=== PostgreSQL
```sql
-- 查看当前级别
SHOW transaction_isolation;

-- 设置级别（连接级别）
SET SESSION CHARACTERISTICS AS TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

-- 单次事务设置
BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;

-- 配置文件设置 (postgresql.conf)
default_transaction_isolation = 'repeatable read'
```
=== SQL Server
```sql
-- 查看当前级别
DBCC USEROPTIONS;

-- 设置级别
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

-- 使用快照隔离（需先启用）
ALTER DATABASE MyDB SET ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON;
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SNAPSHOT;
```

实现机制对比

MySQL (InnoDB)

[!note] MVCC + Next-Key Lock

• Read Committed：每次查询生成新 Read View
• Repeatable Read：事务首次查询生成 Read View，后续复用
• Next-Key Lock：锁定记录 + 间隙，防止幻读

PostgreSQL

[!note] 纯 MVCC 实现

• 不使用锁实现隔离，完全依赖 MVCC
• Read Committed：每条语句获取新快照
• Repeatable Read：事务获取一个快照并持续使用
• Serializable：通过 SSI (Serializable Snapshot Isolation) 检测冲突

[!warning] PostgreSQL 注意事项
PostgreSQL 的 Repeatable Read 实际上是 Snapshot Isolation，可能发生写倾斜（Write Skew）异常，需要 Serializable 才能完全避免。

SQL Server

[!note] 锁机制 + 快照隔离

• Read Committed：默认使用锁，可通过 READ_COMMITTED_SNAPSHOT 启用 MVCC
• Repeatable Read：锁机制，持有共享锁直到事务结束
• Serializable：锁机制，使用范围锁防止幻读
• Snapshot：可选级别，类似 PostgreSQL 的 SI

特殊隔离级别

幻读解决方案对比

| 数据库 | Repeatable Read 幻读 | Serializable 幻读 |
|-------|:--------------------:|:-----------------:|
| MySQL | ✗ 已解决 | ✗ 已解决 |
| PostgreSQL | ✓ 可能发生 | ✗ 已解决 (SSI) |
| SQL Server | ✓ 可能发生 | ✗ 已解决 (范围锁) |

[!example] MySQL 幻读解决方案示例

-- 事务 A
BEGIN;
SELECT * FROM users WHERE age > 20; -- 返回 5 条
-- Next-Key Lock 锁定 age > 20 的范围

-- 事务 B 尝试插入
INSERT INTO users (age) VALUES (25); -- 被阻塞

-- 事务 A 再次查询
SELECT * FROM users WHERE age > 20; -- 仍返回 5 条，无幻读
COMMIT;

性能特点

[!info] 性能考量

• MySQL：RR 级别锁开销较高，但一致性保障好
• PostgreSQL：MVCC 无锁读取，高并发性能优秀，但需清理死元组
• SQL Server：锁机制开销明显，Snapshot 模式可提升读性能

选择建议

[!tip] 实践建议

1. 大多数场景使用 Read Committed 或 Repeatable Read
2. 金融交易、库存管理等关键业务使用 Serializable
3. 日志记录、数据分析等非关键场景可考虑 Read Uncommitted

相关概念

• [[MVCC 多版本并发控制]]
• [[数据库锁机制]]
• [[事务 ACID 特性]]

[!quote] 参考资料

• MySQL 官方文档：Transaction Isolation Levels
• PostgreSQL 官方文档：Transaction Isolation
• SQL Server 官方文档：Transaction Isolation Levels
• 《高性能 MySQL》第三版
• 《PostgreSQL 技术内幕》