Какие уровни изоляции транзакций существуют?

Уровни изоляции транзакций в SQL определяют, насколько одна транзакция может видеть незафиксированные изменения, внесенные другими транзакциями. Они предназначены для предотвращения проблем параллельного доступа: грязного чтения, неповторяющегося чтения и фантомного чтения.

Существует четыре стандартных уровня изоляции:

1. READ UNCOMMITTED (Чтение незафиксированных данных)
   • Самый низкий уровень.
   • Транзакция может видеть незафиксированные изменения других транзакций (допускает грязное чтение).
   • Не предотвращает неповторяющееся и фантомное чтение.
2. READ COMMITTED (Чтение фиксированных данных)
   • Предотвращает грязное чтение. Транзакция видит только те изменения, которые были зафиксированы до начала или во время выполнения запроса.
   • Допускает неповторяющееся и фантомное чтение.
3. REPEATABLE READ (Повторяющееся чтение)
   • Предотвращает грязное и неповторяющееся чтение. Если транзакция читает строку несколько раз, она всегда видит одно и то же значение, если только сама транзакция не изменила его.
   • Допускает фантомное чтение (другие транзакции могут вставлять новые строки, которые видны при повторном выполнении диапазонных запросов).
4. SERIALIZABLE (Сериализуемый)
   • Исключает все проблемы параллельного доступа: грязное чтение, неповторяющееся чтение и фантомное чтение.
   • Транзакции выполняются так, как если бы они выполнялись последовательно, одна за другой.
   • Самый высокий уровень, но и самый медленный, так как требует больше блокировок.

Сравнительная таблица проблем, предотвращаемых на каждом уровне:

Выбор уровня изоляции зависит от требований приложения к непротиворечивости данных и производительности. Более высокие уровни обеспечивают большую целостность, но могут снизить параллелизм. В Python при работе с базами данных (например, через sqlite3, библиотеки для PostgreSQL psycopg2, для MySQL mysql.connector) уровень изоляции обычно можно задать через соответствующий метод соединения или курсора.

Пример установки уровня изоляции в sqlite3:

# Импорт библиотеки
import sqlite3

// Подключение к базе данных
conn = sqlite3.connect('mydatabase.db', isolation_level='REPEATABLE READ')
// Вместо 'REPEATABLE READ' можно указать None (аналогично READ UNCOMMITTED), 'DEFERRED', 'IMMEDIATE', 'EXCLUSIVE'

// Пример использования курсора
cursor = conn.cursor()

// Дальнейшая работа с базой данных...

// Фиксация изменений
conn.commit()

// Закрытие соединения
conn.close()

Пример установки уровня изоляции в psycopg2:

// Импорт библиотеки
import psycopg2
// Импорт констант уровней изоляции
from psycopg2.extensions import ISOLATION_LEVEL_READ_COMMITTED, ISOLATION_LEVEL_SERIALIZABLE

// Подключение к базе данных
conn = psycopg2.connect(database="mydatabase", user="myuser", password="mypassword", host="localhost")

// Установка уровня изоляции
conn.set_isolation_level(ISOLATION_LEVEL_SERIALIZABLE)
// Можно использовать ISOLATION_LEVEL_READ_UNCOMMITTED, ISOLATION_LEVEL_READ_COMMITTED, ISOLATION_LEVEL_REPEATABLE_READ, ISOLATION_LEVEL_SERIALIZABLE

// Пример использования курсора
cursor = conn.cursor()

// Дальнейшая работа с базой данных...

// Фиксация изменений
conn.commit()

// Закрытие соединения
conn.close()

Стандартные уровни изоляции обеспечивают баланс между консистентностью и производительностью. На практике наиболее часто используются READ COMMITTED и SERIALIZABLE.