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在現(xiàn)代數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序中，并發(fā)是不可避免的，因?yàn)槎鄠€(gè)用戶或多個(gè)應(yīng)用程序?qū)嵗龝?huì)同時(shí)訪問(wèn)和更新相同的數(shù)據(jù)。高效地處理并發(fā)是數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)（DBMS）必須面對(duì)的核心挑戰(zhàn)之一。若處理不當(dāng)，將可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致或無(wú)法滿足性能需求。本文將詳細(xì)討論 SQL Server 中的并發(fā)、常見(jiàn)的并發(fā)問(wèn)題，以及 SQL Server 提供的事務(wù)隔離級(jí)別來(lái)平衡性能與數(shù)據(jù)一致性。

什么是并發(fā)

并發(fā)是指多個(gè)事務(wù)（Transaction）或操作同時(shí)訪問(wèn)或修改相同的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)需要通過(guò)鎖（Lock）、事務(wù)隔離級(jí)別（Isolation Level）等機(jī)制，盡量減少并發(fā)沖突并確保數(shù)據(jù)一致性。

舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：

• 用戶 A 和用戶 B 同時(shí)查看并更新同一個(gè)客戶表中的同一行數(shù)據(jù)。若這兩個(gè)更新發(fā)生沖突，可能會(huì)導(dǎo)致不一致的數(shù)據(jù)寫回?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。

為了避免此類沖突或保證沖突可控，需要了解 SQL Server 提供的多種隔離級(jí)別以及具體的并發(fā)問(wèn)題類型。

常見(jiàn)的并發(fā)問(wèn)題

當(dāng)兩個(gè)或更多事務(wù)對(duì)同一行或同一數(shù)據(jù)集進(jìn)行讀寫時(shí)，就可能出現(xiàn)以下幾種并發(fā)問(wèn)題：

1. 丟失更新（Lost Update）

• 當(dāng)兩個(gè)事務(wù)讀取到相同的記錄并先后修改該記錄時(shí)，最后一個(gè)提交的事務(wù)覆蓋了前一個(gè)事務(wù)提交的結(jié)果，導(dǎo)致前一個(gè)事務(wù)的更新內(nèi)容被“丟失”。

• 場(chǎng)景示例：

  1) 事務(wù) A 讀取某產(chǎn)品價(jià)格為 100 元，并打算減價(jià) 10 元。

  2) 事務(wù) B 幾乎同一時(shí)間也讀取該產(chǎn)品價(jià)格為 100 元，并打算減價(jià) 5 元。

  3) 事務(wù) A 將更新后的價(jià)格（90 元）寫回并提交。

  4) 事務(wù) B 將更新后的價(jià)格（95 元）寫回并提交，把 A 的減價(jià)覆蓋掉，導(dǎo)致 A 的更新丟失。

2. 臟讀（Dirty Read）

• 當(dāng)一個(gè)事務(wù)讀取到另一個(gè)事務(wù)尚未提交（或已經(jīng)回滾）的數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生臟讀。

• 若該事務(wù)最終回滾，則第一個(gè)事務(wù)讀到的那條“更新”實(shí)際上從未正式存在過(guò)，導(dǎo)致數(shù)據(jù)可能出現(xiàn)不一致。

• 場(chǎng)景示例：

  1) 事務(wù) A 更新某客戶的信用額度為 10000 元，但尚未提交。

  2) 此時(shí)事務(wù) B 讀取該客戶信用額度并發(fā)現(xiàn)是 10000 元，基于這個(gè)信息進(jìn)行后續(xù)邏輯。

  3) 如果事務(wù) A 最后回滾，信用額度繼續(xù)保持原有值 5000 元。B 相當(dāng)于用了一條 “不存在的更新” 做決策。

3. 不可重復(fù)讀（Non-Repeatable Read）

• 在同一事務(wù)中，兩次讀取同一行時(shí)，若中間有別的事務(wù)更新了該行，就會(huì)出現(xiàn)前后讀取數(shù)據(jù)不一致的情況，即“同一個(gè)查詢?cè)谕皇聞?wù)里，前后兩次讀取結(jié)果不一致”。

• 場(chǎng)景示例：

  1) 事務(wù) A 兩次讀取同一個(gè)客戶的地址信息。

  2) 在 A 的兩次讀取之間，事務(wù) B 修改了該地址信息。

  3) 事務(wù) A 第一次讀到的是“北京市朝陽(yáng)區(qū)”，第二次讀到的是“上海市浦東新區(qū)”，產(chǎn)生不可重復(fù)讀。

4. 幻讀（Phantom Read）

• 指在同一事務(wù)里，一次查詢和下一次“同樣的查詢”獲取到的結(jié)果集行數(shù)不一致，因?yàn)橹虚g可能有其他事務(wù)插入或刪除符合查詢條件的新數(shù)據(jù)行，導(dǎo)致事務(wù)產(chǎn)生“幻覺(jué)”——仿佛多了一行或少了一行數(shù)據(jù)。

• 場(chǎng)景示例：

  1) 事務(wù) A 使用 SELECT * FROM Orders WHERE Amount > 1000 讀取符合金額大于 1000 的訂單列表。

  2) 在事務(wù) A 二次執(zhí)行相同查詢之前，事務(wù) B 插入了一條新訂單，金額也大于 1000。

  3) 事務(wù) A 再次執(zhí)行相同的查詢時(shí)，就會(huì)“發(fā)現(xiàn)”一條新行，好像出現(xiàn)了“幻影”數(shù)據(jù)。

事務(wù)隔離級(jí)別

為了應(yīng)對(duì)上述并發(fā)問(wèn)題，SQL Server 提供了多種隔離級(jí)別（Isolation Level），它們?cè)谛阅芘c數(shù)據(jù)一致性之間做出了不同程度的權(quán)衡。常用的事務(wù)隔離級(jí)別包括：

1. 未提交讀（READ UNCOMMITTED）

• 允許臟讀，不會(huì)對(duì)讀取操作加任何鎖，性能最高，數(shù)據(jù)一致性最弱。

• 可能出現(xiàn)所有異常：臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀和丟失更新。

2. 已提交讀（READ COMMITTED）（SQL Server 默認(rèn)）

• 防止臟讀，會(huì)在讀取時(shí)加共享鎖，在讀取完后立即釋放。

• 無(wú)法防止不可重復(fù)讀、幻讀和丟失更新。

3. 可重復(fù)讀（REPEATABLE READ）

• 在事務(wù)開(kāi)始后，對(duì)已讀取的數(shù)據(jù)行加鎖并持續(xù)到事務(wù)結(jié)束，防止其他事務(wù)修改這些數(shù)據(jù)行，從而避免不可重復(fù)讀和丟失更新。

• 可能仍會(huì)出現(xiàn)幻讀（因?yàn)闆](méi)有對(duì)“范圍”加鎖，可能有新行被插入）。

4. 可序列化（SERIALIZABLE）

• 在可重復(fù)讀的基礎(chǔ)上，還對(duì)“查詢范圍”加鎖，以防止新數(shù)據(jù)插入或現(xiàn)有數(shù)據(jù)刪除，徹底防止幻讀。

• 并發(fā)度最低，但保證最高的一致性。

5. 快照（SNAPSHOT）

• 在事務(wù)開(kāi)始時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行一個(gè)一致性鏡像（版本），后續(xù)所有讀取操作基于這個(gè)版本，避免臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀。

• 通過(guò)行版本控制減少鎖爭(zhēng)用，往往可以在高并發(fā)時(shí)提供更好的性能和一致性。

如何選擇合適的隔離級(jí)別

事務(wù)隔離級(jí)別的選擇往往需要在“讀一致性需求”和“性能需求”之間做出平衡：

• 如果對(duì)數(shù)據(jù)一致性要求極高（如財(cái)務(wù)系統(tǒng)），往往需要使用更嚴(yán)格的隔離級(jí)別（如 SERIALIZABLE 或 SNAPSHOT）。

• 如果對(duì)讀性能要求很高、對(duì)一致性容忍度相對(duì)較寬（如統(tǒng)計(jì)報(bào)表類場(chǎng)景），則可在 READ COMMITTED 或 READ UNCOMMITTED 之間進(jìn)行考慮。

• SNAPSHOT 隔離級(jí)別在許多實(shí)際應(yīng)用中是一個(gè)較平衡的方案，既減少鎖爭(zhēng)用，又避免大部分并發(fā)問(wèn)題。

下表簡(jiǎn)要概括了常見(jiàn)隔離級(jí)別與會(huì)遇到的問(wèn)題：

說(shuō)明：
在 SNAPSHOT 隔離級(jí)別下，通過(guò)行版本控制機(jī)制避免大多數(shù)并發(fā)沖突，但一些業(yè)務(wù)邏輯層面的“邏輯沖突”仍有可能發(fā)生，需要進(jìn)一步使用樂(lè)觀并發(fā)控制或顯式鎖來(lái)處理。

示例：理解并發(fā)讀取、更新與回滾

假設(shè)我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的 Customer 表，包含以下字段：

測(cè)試數(shù)據(jù)

-- 1. 首先創(chuàng)建測(cè)試表  
CREATE TABLE Customer (  
    CustomerID INT PRIMARY KEY,  
    CustomerCode VARCHAR(10),  
    CustomerName VARCHAR(50)  
);  

-- 2. 插入測(cè)試數(shù)據(jù)  
INSERT INTO Customer VALUES (1, 'Code_1', '張三');  
INSERT INTO Customer VALUES (2, 'Code_2', '李四');  

-- 窗口 1 (事務(wù) 1):  
BEGIN TRANSACTION;  
    -- 先讀取初始值  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    -- 應(yīng)該顯示 Code_1  

    -- 第一次更新  
    UPDATE Customer   
    SET CustomerCode = 'Code_101'  
    WHERE CustomerID = 1;  

    -- 模擬長(zhǎng)時(shí)間操作  
    WAITFOR DELAY '00:00:10';  

    -- 第二次更新  
    UPDATE Customer   
    SET CustomerCode = 'Code_1101'  
    WHERE CustomerID = 1;  

    -- 最后回滾所有操作  
    ROLLBACK TRANSACTION;  
    -- 或者 COMMIT TRANSACTION; 如果想要提交更改  

-- 窗口 2 (事務(wù) 2):  
-- 可以設(shè)置不同的隔離級(jí)別來(lái)觀察行為差異  

-- 使用 READ UNCOMMITTED (會(huì)看到未提交的更改)  
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;  
BEGIN TRANSACTION;  
    -- 第一次讀取  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    -- 等待幾秒后再次讀取  
    WAITFOR DELAY '00:00:05';  
    -- 第二次讀取  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    -- 再等待幾秒  
    WAITFOR DELAY '00:00:05';  
    -- 第三次讀取  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
COMMIT TRANSACTION;  

-- 或者使用 READ COMMITTED (默認(rèn)級(jí)別，只能看到已提交的更改)  
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;  
BEGIN TRANSACTION;  
    -- 重復(fù)上述查詢操作  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    WAITFOR DELAY '00:00:05';  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    WAITFOR DELAY '00:00:05';  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
COMMIT TRANSACTION;  

-- 使用 SNAPSHOT 隔離級(jí)別前需要先啟用數(shù)據(jù)庫(kù)的SNAPSHOT功能  
ALTER DATABASE testdb  
SET ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION ON;  

-- 然后可以使用 SNAPSHOT 隔離級(jí)別  
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SNAPSHOT;  
BEGIN TRANSACTION;  
    -- 重復(fù)上述查詢操作  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    WAITFOR DELAY '00:00:05';  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
    WAITFOR DELAY '00:00:05';  
    SELECT CustomerCode FROM Customer WHERE CustomerID = 1;  
COMMIT TRANSACTION;  

當(dāng)兩個(gè)事務(wù)同時(shí)訪問(wèn) CustomerID = 1 的記錄時(shí)可能發(fā)生如下場(chǎng)景：

1. 事務(wù) 1 先讀取到 CustomerCode = Code_1。

2. 事務(wù) 1 更新 CustomerCode 到 Code_101 并在此事務(wù)中保持鎖，執(zhí)行耗時(shí)約 10 秒。

3. 事務(wù) 2 此時(shí)讀取到更新后的 Code_101（若在 READ COMMITTED 級(jí)別下，需要事務(wù) 1 提交后才可見(jiàn)，否則就需要 SNAPSHOT 或其他機(jī)制）。

4. 事務(wù) 1 在 10 秒后再次更新 CustomerCode 為 Code_1101。

5. 事務(wù) 2 重新讀取數(shù)據(jù)，得到了新的 Code_1101。

6. 事務(wù) 1 最后決定回滾（ROLLBACK），會(huì)將 CustomerCode 恢復(fù)到初始值 Code_1。

7. 事務(wù) 2 若再次讀取，就會(huì)發(fā)現(xiàn) Code_1。

如果應(yīng)用不想讓普通用戶見(jiàn)到“中間的更新值”，就需要讓讀取操作只讀取已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)，這就依賴于我們選擇的事務(wù)隔離級(jí)別。如果隔離級(jí)別過(guò)低，例如 READ UNCOMMITTED，就可能出現(xiàn)事務(wù) 2 先讀到事務(wù) 1 的未提交更新，最后又發(fā)現(xiàn)實(shí)際已經(jīng)回滾的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的問(wèn)題。

小結(jié)

• 并發(fā)是多用戶環(huán)境下數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)必須解決的問(wèn)題。

• 不同的并發(fā)問(wèn)題包括：丟失更新、臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀。它們?cè)诓煌瑘?chǎng)景下給數(shù)據(jù)一致性帶來(lái)不同挑戰(zhàn)。

• SQL Server 提供了多種事務(wù)隔離級(jí)別（從 READ UNCOMMITTED 到 SERIALIZABLE 以及 SNAPSHOT），分別在性能和一致性上做出了不同的權(quán)衡。

• 實(shí)際應(yīng)用中需要結(jié)合具體業(yè)務(wù)需求和系統(tǒng)壓力，選擇恰當(dāng)?shù)母綦x級(jí)別與并發(fā)控制技術(shù)（如鎖管理、行版本控制、樂(lè)觀并發(fā)控制等），才能在高并發(fā)環(huán)境下既保證數(shù)據(jù)一致性又維持良好的性能表現(xiàn)。

希望本文能幫助你更深入地理解 SQL Server 中的并發(fā)原理和常見(jiàn)問(wèn)題。在后續(xù)探討中，可以結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)邏輯與測(cè)試案例來(lái)進(jìn)一步驗(yàn)證哪種隔離級(jí)別或并發(fā)控制手段最為合適。祝你在數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)處理方面取得更加理想的性能與一致性！