介绍
在数据库管理系统中，事务是一组相关的操作，这些操作作为一个整体被执行，要么全部成功，要么全部失败，确保数据的完整性。事务的提交和回滚是实现数据库数据一致性和可靠性的关键。
本文将介绍数据库事务提交与回滚的实现原理，重点讨论如何通过事务管理机制来保证数据的完整性。
数据库事务的特性
数据库事务具有以下四个特性，通常称为ACID特性：
- 原子性（Atomicity）：一个事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败。
- 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库中的数据必须保持一致，不管事务是否成功。
- 隔离性（Isolation）：事务之间是相互隔离的，一个事务的中间状态对其他事务是不可见的。
- 持久性（Durability）：事务一旦提交，其结果就是永久性的，即使发生系统故障，也能够恢复。
事务提交的实现原理
事务提交是指将一个事务所做的修改永久地保存到数据库中。为了保证事务的原子性和持久性，数据库管理系统通常将事务的提交过程分为两个阶段：预提交和正式提交。
预提交阶段包括以下步骤：
- 检查事务是否违反完整性约束，如主键约束、外键约束等。
- 将事务所做的修改记录到事务日志中。事务日志包含了事务的操作类型（插入、更新、删除）及相应的数据内容。
- 将事务日志中的操作写入到事务日志缓冲区。
正式提交阶段包括以下步骤：
- 将缓存中的所有修改写入到磁盘，以保证事务的持久性。
- 将预提交的事务日志写入到磁盘中，以保证事务的原子性。
事务提交的实现原理主要依赖于数据库的日志系统和缓存系统。
事务回滚的实现原理
事务回滚是指撤销一个未提交事务的更新操作，将数据库恢复到事务开始前的初始状态。当发生错误或取消操作时，事务回滚保证不会对数据造成永久性影响。
事务回滚的实现原理主要依赖于数据库的日志系统和恢复系统。
事务回滚包括以下步骤：
- 根据事务日志，找到事务开始前的初始状态的数据。
- 使用事务日志中的相应操作类型和数据内容，将数据库中的数据回滚到初始状态。
- 将事务日志中的回滚操作写入到事务日志缓冲区。
- 将缓存中的回滚操作写入到磁盘。
在某些情况下，数据库管理系统还可以通过将已提交事务的相关操作应用到数据库中来实现事务回滚。
数据库事务的隔离级别
事务隔离级别用于控制不同事务之间相互隔离的程度，从而解决并发访问数据库时可能出现的问题。常见的事务隔离级别包括：读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。
不同的隔离级别对应的锁定策略和并发控制机制会导致不同的数据访问效率和并发性能。
总结
数据库事务提交与回滚的实现原理是通过事务日志和缓存系统来确保数据的完整性。事务提交保证了事务的原子性和持久性，事务回滚则用于撤销未提交事务的操作。同时，通过事务隔离级别的设置，可以控制不同事务之间的隔离程度，以提高并发性能和数据一致性。
保证数据的完整性是数据库管理系统的核心功能之一，有效的事务管理机制能够提高数据库的安全性和可靠性。
Reference:
- https://en.wikipedia.org/wiki/Database_transaction
- https://www.sqlshack.com/database-transaction-commit-and-rollback-in-sql-server/
本文来自极简博客，作者：柔情密语，转载请注明原文链接：数据库事务提交与回滚的实现原理
