Что такое уровни изоляции транзакций?

Question

Accepted Answer

**Уровни изоляции** контролируют, насколько concurrent транзакции могут видеть незавершённые (или выполняющиеся) изменения друг друга — создавая компромисс между **консистентностью** и **производительностью/параллелизмом**. Более высокие уровни изоляции предотвращают больше аномалий, но увеличивают блокировку и конфликты.

## Anomalies параллелизма (что предотвращает изоляция)

```text
DIRTY READ        → reading another transaction's UNCOMMITTED changes (which may roll back)
NON-REPEATABLE READ → re-reading a row gives different values (another txn UPDATED it)
PHANTOM READ      → re-running a query returns different ROWS (another txn INSERTED/DELETED)
```

Это проблемы, которые могут возникнуть при параллельном выполнении транзакций — уровни изоляции контролируют, какие из них предотвращаются.

## Четыре стандартных уровня изоляции

Каждый более высокий уровень предотвращает больше аномалий. **Read Committed** — распространённый уровень по умолчанию (предотвращает грязное чтение); **Serializable** — самый строгий (транзакции ведут себя так, как будто выполняются одна за другой), но наиболее ограничивающий для параллелизма.

## Установка уровня изоляции

```sql
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
BEGIN;
  -- ... operations run at the chosen isolation ...
COMMIT;
```

## Фундаментальный компромисс

```text
Higher isolation → MORE correctness (fewer anomalies), but MORE locking/contention
                   → lower concurrency, potential slowdowns, more deadlocks
Lower isolation  → MORE concurrency/performance, but risk of anomalies
→ Choose based on the data's needs: financial/critical data may need Serializable;
  most apps use Read Committed (the default) as a balance.
→ Note: implementations vary (MVCC vs locking); the SQL standard defines the levels
  but databases differ in details (Postgres, MySQL/InnoDB, etc.).
```

## Почему это важно

Уровни изоляции транзакций — важное продвинутое знание для понимания **параллелизма в базах данных** — когда множество транзакций выполняются одновременно (как это происходит в любом реальном многопользовательском приложении), уровни изоляции определяют компромисс между консистентностью данных и производительностью, поэтому их понимание ценно для построения корректных и производительных параллельных приложений.

Основные концепции — это **аномалии параллелизма** (грязное чтение, неповторяемое чтение, фантомные строки — проблемы, возникающие, когда транзакции видят выполняющиеся изменения друг друга) и как **четыре уровня изоляции** (Read Uncommitted, Read Committed, Repeatable Read, Serializable) постепенно предотвращают всё больше из них.

Понимание этого важно для корректности: выбор слишком низкого уровня изоляции может допустить аномалии, которые повредят данные или дадут неправильные результаты (например, чтение незавершённых данных, которые позже откатываются, или несогласованные чтения), а выбор слишком высокого уровня снижает параллелизм и производительность.

**Фундаментальный компромисс** — более высокая изоляция означает большую корректность, но больше блокировок и конфликтов (меньше параллелизма, возможные замедления и deadlock'и), более низкая изоляция означает лучшую производительность, но риск аномалий — это ключевое понимание: вы выбираете уровень на основе требований консистентности данных (критичные/финансовые данные могут требовать Serializable; большинство приложений используют Read Committed как компромисс).

Знание того, что реализации различаются (MVCC vs блокировка), также актуально.

Поскольку параллелизм присущ реальным приложениям с базами данных, и поскольку уровни изоляции регулируют критический баланс между консистентностью и производительностью (неправильный выбор вызывает либо аномалии данных, либо проблемы производительности), понимание уровней изоляции — аномалий, уровней и компромисса консистентности-против-параллелизма — это ценное знание уровня senior для построения корректных и производительных параллельных систем и частый продвинутый вопрос на собеседованиях, демонстрирующий понимание параллелизма в базах данных.