ACID 与隔离级别

ACID 四个字母里，隔离性（Isolation）是最贵的一个。本章讲四性的精确含义、并发事务的经典异常、四个隔离级别与快照隔离，以及"快照隔离不等于可串行化"这个最重要的坑（→ 并发控制）。

ACID 的精确含义

• 原子性（Atomicity）：事务要么全做、要么全不做——由 undo 日志实现（→ 日志与恢复）；
• 一致性（Consistency）：事务把数据库从一个一致状态带到另一个——由约束与应用语义保证；
• 隔离性（Isolation）：并发事务互不干扰——由并发控制实现，本章主角；
• 持久性（Durability）：提交后崩溃也不丢——由 redo 日志与 fsync 实现（→ 日志与恢复）。

"一致性"在 ACID 与 CAP 中含义不同（→ 故障模型与 CAP）：ACID 的 C 是业务约束的一致（约束满足），CAP 的 C 是线性一致性（多副本像单机）——同词不同义，讨论时先定义。

并发异常

两个并发事务（读写交错）的经典异常：

异常	定义	例子
脏读	读到未提交的数据	T2 读到 T1 写入但随后回滚的值
不可重复读	两次读同一行值不同	T2 在两次读之间提交了更新
幻读	两次范围查询行集不同	T2 插入了新行，出现在 T1 的第二次查询
写偏斜（write skew）	各自写不冲突的行，合起来破坏约束	值班医生互相请假：都读"对方在值班"，都写自己请假

脏读、不可重复读、幻读在快照隔离下都消失；写偏斜是快照隔离独有的残留（见下）。

四个隔离级别

级别	脏读	不可重复读	幻读	实现
读未提交（RU）	可能	可能	可能	不加读锁
读已提交（RC）	不会	可能	可能	读已提交版本
可重复读（RR）	不会	不会	可能*	快照（事务首读）
可串行化	不会	不会	不会	锁或 SSI

* MySQL InnoDB 的 RR 用间隙锁把幻读也防了；PostgreSQL 的 RR 就是快照隔离（有写偏斜）。

默认隔离级别因数据库而异：Oracle/PostgreSQL 默认 RC，MySQL InnoDB 默认 RR，Postgres 的 SERIALIZABLE 是 SSI——跨数据库时别假设默认级别相同。

快照隔离与写偏斜

快照隔离（snapshot isolation）：每个事务看到一致的历史快照（MVCC，→ 并发控制），写入时若与并发提交冲突则回滚（first-updater-wins）。读永远不加锁，性能好。

快照隔离不等于可串行化：写偏斜穿透它。值班医生的例子：两个事务读到的快照都是"对方在值班"，各自写自己（写的行不同，不冲突），结果两人都走了——约束被破坏，但每个事务单独看都正确。写偏斜 = 读旧快照做出的决定 + 写入不同的行。

根治是可串行化：

• 两阶段锁（S2PL）：读加锁、写加锁到提交——性能差；
• SSI（可串行化快照隔离）：PostgreSQL 的做法——快照隔离 + 检测"危险结构"（读写依赖成环），发现即回滚一个——性能比锁好得多。

业务上意味着什么

大多数数据库默认级别并非可串行化——这意味着：

• 默认级别下，写偏斜类 bug 是你的业务逻辑要自己防的（约束在应用层检查、或显式加锁/升级级别）；
• REPEATABLE READ 的名字有误导：它防的是"同一行两次读不同"，不防写偏斜与（某些实现的）幻读；
• 高正确性要求（余额、库存、值班表）要显式选择：可串行化级别、或 SELECT ... FOR UPDATE 显式锁。

本章要点

• 原子性靠 undo 日志、持久性靠 redo 日志；隔离性是最贵的一性
• 异常四件套：脏读、不可重复读、幻读、写偏斜；前三个在快照隔离下消失
• 快照隔离不等于可串行化（写偏斜）：读旧快照 + 写不同的行
• 默认隔离级别因数据库而异；"一致性"在 ACID 与 CAP 中同词不同义
• 高正确性要求显式选择：SERIALIZABLE / SSI / FOR UPDATE

相关阅读

快照隔离的底层机制（MVCC），见并发控制。