Для чего используются уровни изоляции транзакций в базах данных?

Уровни изоляции транзакций в базах данных определяют, насколько сильно одна транзакция изолирована от изменений, вносимых другими параллельно выполняющимися транзакциями. Их основная цель — предотвратить или минимизировать проблемы параллельного доступа (аномалии), обеспечивая целостность данных и предсказуемость операций.

Стандарт SQL определяет четыре основных уровня изоляции, каждый из которых предотвращает определенные типы аномалий:

1. Read Uncommitted (Чтение незафиксированных данных):

   • Что позволяет: Транзакция может видеть изменения, внесенные другими транзакциями, которые еще не были зафиксированы (commit).
   • Аномалии: Допускает грязное чтение (dirty read), неповторяемое чтение (non-repeatable read), фантомное чтение (phantom read).
   • Применение: Крайне редко, только когда допустима высокая степень неточности данных ради максимальной производительности.

2. Read Committed (Чтение зафиксированных данных):

   • Что гарантирует: Транзакция видит только те изменения, которые были зафиксированы другими транзакциями.
   • Что предотвращает: Грязное чтение.
   • Что допускает: Неповторяемое чтение и фантомное чтение.
   • Применение: Наиболее распространенный уровень по умолчанию, обеспечивает хороший баланс между целостностью и производительностью.

3. Repeatable Read (Повторяемое чтение):

   • Что гарантирует: В течение одной транзакции повторные чтения одних и тех же строк вернут одни и те же данные, даже если другие транзакции их изменили и зафиксировали.
   • Что предотвращает: Грязное чтение, неповторяемое чтение.
   • Что допускает: Фантомное чтение (новые строки, добавленные другими транзакциями, могут появиться при повторном запросе с условием).
   • Применение: Для отчетов или сложных операций, где требуется стабильный набор данных для уже прочитанных строк.

4. Serializable (Сериализуемый):

   • Что гарантирует: Полная изоляция. Транзакции выполняются так, будто они идут последовательно, одна за другой. Никакие аномалии параллельного доступа невозможны.
   • Что предотвращает: Все аномалии (грязное чтение, неповторяемое чтение, фантомное чтение).
   • Применение: Для критически важных операций, требующих максимальной целостности данных, но ценой снижения параллелизма и производительности.

Пример установки уровня изоляции в PostgreSQL:

BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
-- Ваши SQL-операции здесь
COMMIT;

Выбор подходящего уровня изоляции — это компромисс между строгой целостностью данных и производительностью системы. Чем выше уровень изоляции, тем меньше аномалий, но тем больше накладных расходов на блокировки и управление параллелизмом.