ACID 是数据库管理系统(DBMS)中用于确保事务的可靠性和一致性的核心概念。它代表原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和持久性(Durability)四个属性:
- 原子性(Atomicity) :事务被视为一个原子操作,要么全部执行成功,要么全部失败。如果事务的任何部分失败,整个事务会被回滚,使数据库保持一致状态。
- 一致性(Consistency) :事务在开始和结束时,数据库必须处于一致状态。这意味着事务的执行不能违反预定义的规则和约束,从而确保数据库的完整性。
- 隔离性(Isolation) :事务的执行是相互隔离的,即一个事务的操作不应干扰其他事务。隔离性保证了事务并发执行时的正确性,避免了数据混乱。
- 持久性(Durability) :一旦事务提交,其所做的改变将被永久保存在数据库中,即使系统崩溃也不会丢失。
数据库的发展史:
数据库的发展可以分为几个阶段:
- 文件系统阶段:数据存储在文件中,应用程序需要自己管理数据的读写操作,不具备数据的共享和一致性。
- 层次数据库阶段:数据被组织成树状结构,允许更好的数据组织,但难以应对复杂关系和查询。
- 关系数据库阶段:引入了关系模型,数据被组织成表格,具备了更强的灵活性和查询能力。例如,IBM的System R和Oracle。
- 对象数据库阶段:将面向对象的概念引入数据库,允许存储对象和对象之间的关系,但没有广泛应用。
- NoSQL 和 NewSQL 阶段:为了应对大数据和分布式计算的挑战,出现了多种非关系型数据库(NoSQL)和新型关系型数据库(NewSQL),如MongoDB、Cassandra、Google Bigtable、NewSQL 数据库等。
数据库的关键技术:
- 数据建模和设计:确定数据模式、实体关系以及各种约束。关系数据库使用表格来表示实体和属性,通过主键和外键建立实体之间的关系。
- 查询语言和优化:SQL 是关系数据库的标准查询语言,数据库优化器负责解析和优化查询,以提高查询性能。
- 事务管理:保证数据的 ACID 特性,确保数据的完整性和一致性。事务管理器负责事务的开始、提交和回滚。
- 索引和存储结构:使用索引提高查询性能,存储引擎负责数据在磁盘上的存储方式。
- 并发控制:处理多个事务同时执行时可能出现的数据冲突和不一致性,保证隔离性。
以下是一个简单的 Python 示例,展示了如何使用 SQLite(一种嵌入式关系数据库)来创建表格、插入数据和执行查询:
`
// 创建表格
_, err = db.Exec(`
CREATE TABLE IF NOT EXISTS employees (
id INTEGER PRIMARY KEY,
name TEXT,
salary REAL
)
`)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
// 插入数据
insertStmt := `
INSERT INTO employees (name, salary) VALUES (?, ?)
`
_, err = db.Exec(insertStmt, "Alice", 50000)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
_, err = db.Exec(insertStmt, "Bob", 60000)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
// 执行查询
rows, err := db.Query("SELECT id, name, salary FROM employees")
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
defer rows.Close()
// 遍历查询结果
for rows.Next() {
var id int
var name string
var salary float64
err := rows.Scan(&id, &name, &salary)
if err != nil {
log.Fatal(err)
}
fmt.Printf("ID: %d, Name: %s, Salary: %.2f\n", id, name, salary)
}
// 检查遍历过程中是否有错误
if err = rows.Err(); err != nil {
log.Fatal(err)
}
} `