《并发操作下数据不一致的类型及原因剖析》
在数据库系统或多线程编程等涉及并发操作的场景中,并发操作可能会产生以下几类数据不一致的情况:
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一、丢失修改(Lost Update)
1、现象描述
- 假设有两个事务T1和T2同时对同一个数据项A进行操作,T1读取A的值为10,T2也读取A的值为10,然后T1将A的值修改为20并写回,接着T2将A的值修改为15并写回,T1对A的修改就被T2的修改“覆盖”了,T1的修改丢失了。
2、原因分析
- 这主要是由于并发事务之间缺乏有效的隔离机制,在没有适当的并发控制措施时,多个事务在没有感知到彼此存在的情况下对同一数据进行修改,后提交的事务会覆盖先提交事务的修改结果,这种情况在多用户系统中,例如银行系统中,如果两个用户同时对同一个账户余额进行操作时,就可能发生,从而导致数据的准确性受到严重影响。
二、不可重复读(Non - Repeatable Read)
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1、现象描述
- 事务T1在执行过程中多次读取同一数据项A,在第一次读取时,A的值为10,然后事务T2对A进行了修改并提交,将A的值改为20,当T1再次读取A时,得到的值为20,与第一次读取的值不同,这就意味着在事务T1的执行过程中,对同一数据项的读取结果是不一致的。
2、原因分析
- 原因在于事务的并发执行没有被适当隔离,在一个事务还未完成时,其他事务对其读取的数据进行了修改操作并提交,这种情况在一些需要多次读取同一数据进行验证或计算的场景中是非常危险的,在一个统计报表的生成过程中,如果存在不可重复读的情况,可能会导致报表数据的错误。
三、读“脏”数据(Dirty Read)
1、现象描述
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- 事务T1修改了数据项A的值为20,但还未提交,此时事务T2读取了A的值为20,如果T1由于某种原因回滚了,那么A的值又恢复到原来的值(假设为10),这样,T2就读取到了一个“脏”数据,即一个未被最终确定的数据。
2、原因分析
- 这是因为并发事务之间的操作顺序没有得到合理的控制,一个事务能够读取到另一个未提交事务修改的数据,当这个未提交事务回滚时,就会导致读取数据的事务得到的数据是无效的,这种情况在一些数据依赖关系较强的系统中可能会引发连锁的错误反应,在一个库存管理系统中,如果一个事务对库存数量进行了未提交的修改,而另一个事务基于这个未提交的修改进行了相关的订单处理,当库存修改事务回滚时,订单处理事务就基于了错误的库存信息。
为了避免这些并发操作导致的数据不一致性,数据库管理系统通常采用并发控制技术,如封锁、时间戳、乐观并发控制等方法,这些方法旨在确保事务在并发执行时能够保持数据的一致性、隔离性、原子性和持久性等特性,从而保证整个系统数据的正确性和可靠性。
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