《并发操作下数据不一致性的产生及分类》
在数据库系统或多线程编程等涉及并发操作的场景中,并发操作可能会带来多种数据不一致现象,以下是几类数据不一致的原因分析:
一、丢失修改
1、现象描述
- 当两个或多个事务同时对同一数据进行修改操作时,后提交的事务可能会覆盖先提交事务对数据所做的修改,从而导致先提交事务的修改“丢失”,在一个库存管理系统中,事务T1和事务T2同时读取库存数量为100,事务T1将库存数量减10并提交,使库存变为90,但事务T2在事务T1提交之前也读取到库存为100,事务T2将库存数量减5并提交,此时库存变为95,事务T1对库存的修改就被丢失了。
2、产生原因
- 并发事务在没有适当的并发控制机制下,同时对相同的数据进行写操作,由于它们操作的是同一数据副本,并且缺乏对修改顺序的协调,导致后面的修改覆盖了前面的修改,破坏了数据的完整性。
二、不可重复读
1、现象描述
- 一个事务在两次读取同一数据期间,由于另一个并发事务对该数据进行了修改操作,导致该事务两次读取到的数据不一致,事务T1读取某员工的工资为5000元,之后事务T2将该员工工资修改为5500元并提交,当事务T1再次读取该员工工资时,发现工资变为5500元,这就造成了事务T1中的不可重复读问题。
2、产生原因
- 并发事务对相同数据的读写操作交织在一起,在事务执行期间,其他事务可以修改该数据,而没有任何限制措施来保证事务内多次读取数据的一致性,这是因为在多用户环境下,数据的共享性使得不同事务可能随时访问和修改同一数据。
三、读“脏”数据
1、现象描述
- 事务T1修改了某数据但尚未提交,事务T2读取了该被修改的数据(此时的数据称为“脏”数据),如果事务T1后来由于某种原因回滚,那么事务T2所读取的数据就是无效的,事务T1将账户余额从1000元修改为1100元(但未提交),事务T2读取到账户余额为1100元并进行了相关业务操作,随后事务T1回滚,账户余额恢复为1000元,事务T2基于1100元所做的操作就会出现问题。
2、产生原因
- 事务的并发执行顺序没有得到合理控制,一个事务能够读取到另一个未提交事务修改的数据,这违背了数据的一致性原则,由于事务的原子性要求,未提交事务的修改结果不应该被其他事务看到,否则一旦该事务回滚,就会导致依赖其“脏”数据的其他事务出现错误操作。
四、幻读
1、现象描述
- 事务T1按照某个条件查询数据,在查询过程中,事务T2插入了满足事务T1查询条件的新数据并提交,当事务T1再次按照相同条件查询时,会发现多了一些原本不存在的数据(幻像),事务T1查询年龄大于30岁的员工,在查询期间事务T2插入了一些年龄大于30岁的新员工,事务T1再次查询时,就会发现比第一次查询更多符合条件的员工。
2、产生原因
- 并发事务中的插入操作与查询操作相互干扰,在事务执行查询操作时,没有对可能的插入操作进行限制,导致查询结果在事务执行期间发生了不符合预期的变化,这是因为并发操作使得数据集合的状态在事务执行过程中发生了改变,破坏了事务对数据完整性的预期。
为了避免这些并发操作导致的数据不一致问题,数据库系统和多线程编程环境通常采用各种并发控制技术,如封锁、时间戳、乐观并发控制等,这些技术的目的是协调并发事务的执行顺序,确保数据的一致性、完整性和并发事务的正确性。
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