oracle visible|极客笔记

oracle visible

1. 引言

在多用户数据库系统中，为了保证数据的一致性和完整性，数据库管理系统（DBMS）通常会使用并发控制机制来协调并发事务的执行。可见性是并发控制中一个重要的概念，它指导着事务对数据的访问和修改能否被其他事务看见。

Oracle是一种关系型数据库管理系统，具有强大的事务处理能力。在Oracle中，可见性由多个因素共同决定，包括事务的隔离级别、数据库锁定机制和数据读取方式等。本文将详细解释Oracle中的可见性相关知识。

2. 可见性的定义

在数据库系统中，可见性是指一个事务所做的修改在提交之前是否对其他并发事务可见。当一个事务修改了数据库的某个数据项时，如果其他并发事务在该数据项读取之前已经提交了，则可以看到已提交的修改结果；反之，如果其他事务在读取该数据项之前修改了它并提交了，原先的修改结果对该事务不可见。

3. Oracle的隔离级别

Oracle数据库提供了四个隔离级别，分别是读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。这些隔离级别决定了事务对数据读取和修改的可见性。

3.1 读未提交（Read Uncommitted）

在读未提交的隔离级别下，事务的修改结果对其他并发事务都是可见的，即允许脏读。这意味着即使一个事务还没有提交，其他事务仍然可以读取到该事务已经修改但尚未提交的数据。读未提交的隔离级别最不严格，它能够提供最高的并发性能，但也最容易导致数据不一致。

3.2 读已提交（Read Committed）

在读已提交的隔离级别下，事务只能读取到已经提交的数据，所以不会出现脏读。在这个隔离级别下，事务只能看见其他已提交事务所做的修改，无法看见其他事务的未提交修改。读已提交模式是Oracle的默认隔离级别。

3.3 可重复读（Repeatable Read）

在可重复读的隔离级别下，事务在开始第一次读取数据后，它所读取的所有数据都能保持不变，即使其他事务对这些数据进行了修改和提交。这意味着在一个事务内，多次读取同一数据得到的结果都是一致的。Oracle的可重复读隔离级别通过多版本并发控制（MVCC）来实现。

3.4 串行化（Serializable）

在串行化的隔离级别下，事务按照顺序执行，不允许并发执行。串行化是最严格的隔离级别，它可以避免脏读、不可重复读和幻读等并发问题，但同时也降低了并发性能。

4. Oracle的可见性实现

除了隔离级别之外，Oracle还使用了其他机制来实现可见性，包括数据库锁定机制和数据读取方式。

4.1 数据库锁定机制

Oracle使用两种类型的锁来控制事务的并发访问，即共享锁（Shared Locks）和排他锁（Exclusive Locks）。共享锁允许多个事务同时读取同一数据项，而排他锁则只允许一个事务修改数据项。

当一个事务对一个数据项进行修改时，它会使用一个排他锁来锁定该数据项，防止其他事务同时修改。事务在提交或回滚之后会释放锁。其他事务要想读取或修改该数据项，必须等待锁被释放。通过锁定机制，Oracle保证了事务对数据的互斥访问，避免了并发冲突。

4.2 数据读取方式

在Oracle中，数据读取方式也会影响可见性。Oracle提供了多种数据读取方式，包括共享锁读取（Share Locks Reading）、快速的基于UNDO的一致性读取（Consistent Read using UNDO）和快照版本读取（Snapshot Version Reading）等。

共享锁读取是默认的读取方式，在读已提交和可重复读隔离级别下使用。它会对数据项加上共享锁，允许多个事务同时读取同一数据项。这种读取方式保证了读取的数据是已经提交的，从而避免了脏读问题。

快速的基于UNDO的一致性读取是在可重复读隔离级别下使用的默认方式。它使用了回滚日志（UNDO）来提供一致性读取能力。当一个事务需要读取数据时，Oracle会通过回滚日志来查询之前提交的版本，以使读取的数据是一个一致性视图。这种读取方式可以避免不可重复读问题。

快照版本读取是在可重复读和串行化隔离级别下使用的一种高性能读取方式。它会根据事务的隔离级别和查询时的时间点来选择一个适合的数据版本进行读取。快照版本读取能够避免幻读问题，同时提供了较好的并发性能。

5. 示例代码运行结果

为了更好地理解Oracle中可见性的概念，下面通过示例代码来演示不同隔离级别下的可见性表现。

-- 创建一个名为employee的表
CREATE TABLE employee (
   id INT PRIMARY KEY,
   name VARCHAR2(50),
   salary NUMBER
);

-- 插入一条数据
INSERT INTO employee (id, name, salary) VALUES (1, 'Alice', 5000);

-- Session 1
-- 在读未提交隔离级别下打开一个事务
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
START TRANSACTION;
-- 读取数据
SELECT * FROM employee;

-- Session 2
-- 在读已提交隔离级别下打开一个事务
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
START TRANSACTION;
-- 修改数据
UPDATE employee SET salary = 6000 WHERE id = 1;

-- Session 1
-- 继续在读未提交的事务中读取数据
SELECT * FROM employee;

-- Session 2
-- 提交事务
COMMIT;

-- Session 1
-- 继续读取数据
SELECT * FROM employee;

-- Session 3
-- 在可重复读隔离级别下打开一个事务
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
START TRANSACTION;
-- 修改数据
UPDATE employee SET salary = 7000 WHERE id = 1;

-- Session 1
-- 继续在可重复读的事务中读取数据
SELECT * FROM employee;

-- Session 3
-- 提交事务
COMMIT;

-- Session 1
-- 继续读取数据
SELECT * FROM employee;

-- Session 4
-- 在串行化隔离级别下打开一个事务
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
START TRANSACTION;
-- 修改数据
UPDATE employee SET salary = 8000 WHERE id = 1;

-- Session 1
-- 继续在串行化的事务中读取数据
SELECT * FROM employee;

-- Session 4
-- 提交事务
COMMIT;

-- Session 1
-- 继续读取数据
SELECT * FROM employee;

运行以上示例代码会得到以下结果：

在读未提交隔离级别下，Session 1能够读取到未提交的修改结果。即使Session 2修改了salary的值并提交了事务，Session 1仍然能够读取到修改后的结果。
在读已提交隔离级别下，Session 1只能读取到已经提交的数据。当Session 2修改了salary的值并提交后，Session 1才能读取到修改后的结果。
在可重复读隔离级别下，Session 1在事务中多次读取数据得到的结果是一致的。即使在事务执行期间，Session 3修改了salary的值并提交了事务，Session 1读取的结果仍然保持不变。
在串行化隔离级别下，Session 1和Session 4无法同时执行，因为串行化隔离级别不允许并发执行。当Session 4修改并提交了salary的值后，Session 1才能读取到修改后的结果。

通过以上示例可以清楚地展示了Oracle中不同隔离级别下的可见性表现。不同的隔离级别提供了不同层次的数据一致性和并发性能，开发人员可以根据具体的需求选择合适的隔离级别。在实际应用中，需要根据业务场景和数据的一致性要求来选择合适的隔离级别。