ACID 是什么？请解释 ACID 特性
2024年4月1日
在资料库的领域当中，有个必须要知道的名词 ACID，这个词是由四个字所组成，透过这篇文章，我们一起来了解 ACID、讨论 ACID 时有什么思考点。
先聊聊交易 (transaction)
在讲 ACID 之前，要先聊资料库的交易 (transaction)。所谓的资料库交易，可以理解成一系列对资料库的读取和写入操作，而所有的操作都要能正常运行，交易才能提交；如果中间有任何的操作失败，就会要把所有的操作都回滚。
白话一点理解，就是要不就都做，要不然就不做 (all or nothing)。举例来说，如果今天 A 要转帐 $1,000 元给 B，这个交易会含有的操作包含，把 A 的余额减去 1,000，以及把 B 的余额增加 1,000。如果在转帐的过程中，银行系统出问题，导致 A 的余额减少，但是 B 的没增加，那就会变得很棘手，为了避免这种状况，全有或全无的特性就特别重要。
而 ACID 的特性，即是可以用来确保交易都是正确可靠，维护资料的完整性。让我们进一步来了解 ACID 吧。
Atomicity (原子性)
ACID 的 A 是指原子性，所谓的原子性，是指一个交易中的操作，要不全部完成，要不全部失败，这也是我们上面所提到的全有或全无的概念。原子性意味着，如果交易过程中，有任何操作失败，整个交易都需要回滚，让资料库回到交易之前的状态，这也是为什么过去有人会说，可退回性 (abortability) 是原子性的关键。
Consistency (一致性)
ACID 的 C 是指一致性，所谓的一致性代表着，交易开始前与交易开始后，资料库的完整性没有被破坏。从转帐的例子来说，如果原本 A 有 $1,000 元，B 有 $0 元，两人共 $1,000 元，在完成转帐后，总合仍是 $1,000 元，金额是稳定不变的。假如在转完帐后，整个系统的金额变成负的，那就出大问题了，这也是为什么保持一致性非常重要。
Isolation (隔离性)
ACID 的 I 是指隔离性，所谓的隔离性代表着交易之间不会互相干扰，一个交易内部的操作以及使用的资料，对于其他交易是相互隔离的。以转帐的例子来说，A 转帐给 B 这笔交易，跟 C 转帐给 D 的交易彼此没有影响。有隔离性的好处在于，如果有并发的交易，资料库可以防止多个交易并发时交叉执行，导致资料不一致的状况。
如果没有做好隔离，可能会导致读到脏资料 (dirty data)，例如假如 A 交易读取了某个 B 还没有提交的交易，该交易把某个用户的名字，从小鹏改成小杰，而 B 因为某些原因要回滚，所以命字变回小鹏，那么 A 读到的小杰，就会是有问题的。
另外，没做好隔离，也会导致假如今天 C 交易还在进行时，D 交易对某个 C 正在更改的资料做读取，重复读取的过程如果 C 交易有改动，那 D 交易前后读到的就会不一致。
Durability (持久性)
ACID 的 D 是指持久性，所谓的持久性意味对于资料的写入是永久了，即使系统故障也不会丢失资料。举例来说，今天你买了一张机票，资料库记录你购买的资讯，不会因为系统故障而丢失。
谈论 ACID 时的思考点
关于 ACID，有几个特别可以拉出来谈的点，包含：
ACID 不是关联资料库独有的
过去谈到 ACID 的特性，多数人会直接联想到关联资料库 (RDBMS)，或说 SQL 资料库。确实关联资料库会有 ACID 的特性，但是现在有许多 NoSQL 资料库，也有做到 ACID。
ACID 是种取舍
上面提到 ACID 的特点，以及能带来的好处。然而 ACID 也有显而易见的问题。举例来说，从 CAP 理论的角度来看，要能做到一致性，会牺牲可用性。而有些系统其实只需要最终一致性 (eventual consistency)，这时就不一定要选具有 ACID 特性的资料库，而是可以选择对于可用性、吞吐量比较有帮助的方案。
用思考框架来看 ACID 上
面提到可以用 CAP 角度来看，除了 CAP 外，BASE (Basically Available, Soft state, Eventual consistency) 也是可以用来协助思考，也许不一定要做到完美的一致性。