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PostgreSQL事务隔离级别详解

news 2025/10/27 7:47:12

1. 引言

1.1 事务隔离的重要性

在现代数据库系统中，多个事务并发执行是常态。事务隔离是数据库管理系统确保数据一致性和完整性的关键机制。当多个事务同时访问和修改相同数据时，如果没有适当的隔离控制，可能会导致数据不一致的问题。

事务隔离的重要性体现在以下几个方面：

数据一致性保障：确保并发事务不会相互干扰，维护数据的正确性
并发性能优化：在保证数据一致性的前提下，最大化系统并发处理能力
业务逻辑可靠性：为应用程序提供可预测的数据访问行为

1.2 PostgreSQL隔离级别概述

PostgreSQL实现了SQL标准定义的四种事务隔离级别，每种级别提供不同程度的隔离保证，以应对不同的并发控制问题。这四种隔离级别按照从低到高的顺序分别是：

READ UNCOMMITTED
READ COMMITTED
REPEATABLE READ
SERIALIZABLE

需要注意的是，PostgreSQL在实现上有一些特殊性，某些隔离级别在实际行为上可能与标准定义有所不同。

2. 事务隔离基础概念

2.1 ACID特性回顾

事务的ACID特性是数据库系统的基础，其中隔离性（Isolation）是确保并发事务正确执行的关键：

原子性（Atomicity）：事务要么全部执行，要么全部不执行
一致性（Consistency）：事务执行前后数据必须保持一致性状态
隔离性（Isolation）：并发事务之间相互隔离，互不干扰
持久性（Durability）：事务提交后，对数据的修改是永久性的

隔离性确保了即使在高并发环境下，每个事务都能按照预期的方式执行，不会受到其他事务的影响。

2.2 并发控制问题

在并发执行环境中，如果没有适当的隔离机制，会出现以下几种典型问题：

2.2.1 脏读（Dirty Read）

脏读是指一个事务读取了另一个未提交事务修改的数据。如果那个未提交的事务最终回滚，那么第一个事务就读取到了实际上不存在的数据。

-- 会话A
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
-- 此时balance被修改但未提交-- 会话B (READ UNCOMMITTED隔离级别)
BEGIN ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;
-- 可能读取到会话A未提交的修改
-- 如果会话A回滚，会话B就读取到了"脏"数据-- 会话A回滚
ROLLBACK;

2.2.2 不可重复读（Non-repeatable Read）

不可重复读是指在同一个事务中，对同一数据的多次读取返回不同的结果，这是因为其他事务在两次读取之间提交了对该数据的修改。

-- 会话A
BEGIN;
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;
-- 返回 1000-- 会话B
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance + 500 WHERE account_id = 1;
COMMIT;-- 会话A再次查询
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;
-- 返回 1500，与第一次查询结果不同
COMMIT;

2.2.3 幻读（Phantom Read）

幻读是指在同一个事务中，两次执行相同的查询返回不同数量的行，这是因为其他事务插入了满足查询条件的新数据。

-- 会话A
BEGIN;
SELECT COUNT(*) FROM accounts WHERE balance > 1000;
-- 返回 5-- 会话B
BEGIN;
INSERT INTO accounts (account_id, balance) VALUES (100, 2000);
COMMIT;-- 会话A再次查询
SELECT COUNT(*) FROM accounts WHERE balance > 1000;
-- 返回 6，出现了"幻影"行
COMMIT;

2.3 隔离级别的标准定义

SQL标准定义了四种隔离级别，每种级别防止特定类型的并发问题：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
`READ UNCOMMITTED`	可能	可能	可能
`READ COMMITTED`	防止	可能	可能
`REPEATABLE READ`	防止	防止	可能
`SERIALIZABLE`	防止	防止	防止

3. PostgreSQL事务隔离级别详解

3.1 READ UNCOMMITTED隔离级别

3.1.1 特性说明

按照SQL标准，READ UNCOMMITTED 隔离级别允许事务读取其他未提交事务的数据，这是最低的隔离级别。

3.1.2 实际行为（PostgreSQL中的实现）

然而，PostgreSQL在实现上有所不同。即使设置为 READ UNCOMMITTED，PostgreSQL实际上也会提供 READ COMMITTED 级别的隔离。这是因为PostgreSQL的多版本并发控制（MVCC）机制不允许脏读的发生。

-- 设置隔离级别为READ UNCOMMITTED
BEGIN ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED;-- 实际行为等同于READ COMMITTED
SELECT * FROM accounts WHERE account_id = 1;COMMIT;

3.1.3 适用场景

由于PostgreSQL的特殊实现，READ UNCOMMITTED 在实际使用中与 READ COMMITTED 行为相同，因此适用场景也基本一致。

3.2 READ COMMITTED隔离级别

3.2.1 特性说明

READ COMMITTED 是PostgreSQL的默认隔离级别。在此级别下，事务只能读取已提交的数据，防止了脏读问题。

3.2.2 PostgreSQL默认行为

在 READ COMMITTED 隔离级别下，每个SQL语句都会看到一个"快照"，这个快照包含了在该语句开始执行时已提交的所有事务的修改。

-- 查看当前隔离级别
SHOW transaction_isolation;
-- 返回: read committed-- 显式设置READ COMMITTED隔离级别
BEGIN ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;-- 在事务中执行查询
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;
-- 返回当前已提交的数据-- 其他事务的修改
-- UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 1;-- 同一事务中的第二次查询可能返回不同结果
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;