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事务的ACID属性、解决脏读、不可重复读、幻读

分类: IT文章 • 2023-11-09 20:28:54

事务的ACID属性

  1. 原子性（Atomictiy）原子性是指事务是一个不可分割的单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。

    简单的来说就是在事务操作中，比如我通过两条SQL 改两条数据，要么这两个操作都完成，要么都不完成就回滚。

  2. 一致性（Consistency）事务必须从一个一致性状态变换到另一个一致性状态。

    比如转账操作，从A转给B 100元钱，那么A 少100，B 收到100，即这个转账操作就是从未转账状态到转账成功状态，类似于事务一致性的体现。

  3. 隔离性（Isolation）事务的隔离性，是指一个事务的执行不被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

    类似于多线程中的线程资源竞争问题。

  4. 持久性（Durability）一个事务一旦被提交，他对数据库中数据的改变是永久性的，接下来的其他操作对数据库故障不应该对其有任何影响。

    事务操作完数据，这个数据就被持久化了，无论数据库断电、还是故障、等都不应该再改变操作完的数据，体现其持久性。

事务并发引起的问题

事务并发一般会引起如下三个问题，分别是 脏读、不可重复读、幻读，这三个里面，脏读是我们必须要解决的。

1.脏读

  • 对于两个事务，T1 和 T2， T1 读取了已被T2 更新，但是还没有被提交的字段，之后，若T2 回滚，T1 读取的数据就是临时的且无效的数据。

    • 比方说，改一条数据，事务T1 用于操作改数据，T2 用于读取该后的数据，当T1 在改完还未提交事务时，T2 这个时候去读取T1 的数据，居然读出来时改之后的，这显然是有问题的，因为T1 有可能操作失败回滚，或者说T1 还未改完数据，这时T2 去读未改完的数据显然是不合理的。

2.不可重复读

  • 对于两个事务，T1,T2, T1 读取了一个字段，然后T2 更新了该字段，之后T1 再去读取同一个字段，值就不一样了。

    • 例如，我在买东西的时候，看到库存不足了，这个时候我没有关浏览器，再次刷新了浏览器，结构看到有库存了，这时因为后台数据库增加了库存，而我又没有断开此次事务连接，这样就读取到了最新的数据。（这种情况就是不可重复读问题）

    • 可重复读，意思是说我一个数据库事务连接 没有断开，读取的就是我这个事务之前读取的数据，数据更新数据（事务提交），我也不应该读取事务提交后的数据，因为我这都是在一个事务中的。就说不管更新数据的事务有没有提交，只要我当前查询的事务没有关闭，就会读取之前我查询出来的状态，不管另一个更新的事务操作。

  • 我们为了解决不可重复读问题，需要让他可重复读，然而实际上大多数情况 不可重复读问题是 不需要解决的。

什么又叫可重复读呢？

  • 意思就算另一个事务，改了数据（即使他commit了），如果 当前 读取数据的事务操作没有关闭，则读取的数据就还是之前的数据，如图:

  • 这种模式下，想要读取提交后的数据，必须重新起一个事务。

事务的ACID属性、解决脏读、不可重复读、幻读

3.幻读

  • 对于两个事务 T1,T2 T1从一张表中读取了一个字段后，然后T2在表中 插入了一些新的行，之后，如果T1 再次读取同一个表，就会多出几行。

    • 这里它强调的是插入操作，例如我一个事务T1读数据读出了100条，另一事务T2此时正在向此表插入数据，这时我第一个事务T1读出来就比100条多了，这种情况就是幻读。

总结

注意： 不可重复读，指的是 更新 操作，而幻读，指的是 插入 操作。

一个事务与其他事务隔离的程度称为隔离级别。数据库规定了多种事务的隔离级别，不同隔离级别应对不同的干扰程度。

隔离级别越高，数据一致性就越好，但并发性就越弱，类似于多线程加锁，隔离性好但性能差。

一般情况下，不可重复读问题是可以接受的，一般我们只需要解决脏读的问题。

四种隔离级别

隔离级别 描述
READ UNCOMMITED 读未提交数据 允许事务读取未被其他事务提交的变更，脏读，不可重复读和幻读问题都会出现
READ COMMITED读已提交数据 只允许事务读取已被其他事务提交的变更，可以避免脏读，但不可重复读和幻读问题依然存在
REPEATABLE READ 可重复读 确保事务可以多次从一个字段中读取相同的值，在这个事务持续期间，禁止其他事务对这个字段进行更新，可以避免脏读和不可重复读问题，但幻读问题依然存在。
SERIALLZABLE 串行化 确保事务可以从一个表中读取相同约行，在这个事务持续期间，禁止其他事务对表执行插入更新删除操作，所有问题都可避免，但性能十分低下

  • Oracle 支持2种事务隔离级别，READ COMMITED, SERIALIZABLE. 它默认隔离级别为 READ COMMITED.

  • 隔离级别越往下，则 一致性越好，并发性越差。

  • 一般情况下，脏读问题必须解决，不可重复读和幻读问题是可以接受的。

Java 隔离级别演示

如下代码

一段查询代码，根据设置的隔离级别查询数据，隔离级别如下：

TRANSACTION_REPEATABLE_READ 为可重复读，避免了脏读和可不可重复读问题.
TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED 读未提交数据，这种隔离级别存在脏读，会读取未提交的数据
TRANSACTION_READ_COMMITTED 读已提交的数据，如果修改的数据未提交，则读出来还是老的修改之前的数据
TRANSACTION_SERIALIZABLE 串行化，解决了脏读，不可重复读，幻读。 一般不用，因为并发效率低。

查询更新的数据

一般我们都会将隔离级别设置为 TRANSACTION_READ_COMMITTED, 这样更新的事务如果没有提交，则读取的都是之前的值，这里只会读取已提交的数据。

@Test
public void testTransactionSelect() {

    Connection conn = JDBCUtils.GetDBConnection();
    try {

        //获取取数据库的隔离级别,当前为TRANSACTION_REPEATABLE_READ
        //TRANSACTION_REPEATABLE_READ 为可重复读，避免了脏读和可不可重复读问题.
        //TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED 读未提交数据，这种隔离级别存在脏读，会读取未提交的数据
        //TRANSACTION_READ_COMMITTED 读已提交的数据，如果修改的数据未提交，则读出来还是老的修改之前的数据
        conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);
        System.out.println(conn.getTransactionIsolation());

        //取消自动提交数据
        conn.setAutoCommit(false);
        String sql = "SELECT `user`,`password`,balance FROM balance WHERE `user` = ?";

        DBCommand dbCommand = new DBCommand(conn);
        BalanceEntity balance1 = dbCommand.queryMethod(BalanceEntity.class, sql, "jerry");
        System.out.println(balance1);

    } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
    }finally {
        try {
            conn.close();
        } catch (SQLException throwables) {
            throwables.printStackTrace();
        }
    }
}

更新数据操作

如下更新操作中，将数据库中的balance改为6000，中途等待15秒后提交，那么在这15秒内，查询数据库中的数据依然是之前的值。

@Test
public void testTransactionUpdate() {
    Connection conn = JDBCUtils.GetDBConnection();
    DBCommand dbCommand = new DBCommand(conn);

    try {
        String sql = "UPDATE balance SET `balance` = ? WHERE  `user`= ?";
        conn.setAutoCommit(false);

        int updateResult = dbCommand.updateMethod(conn, sql, 6000, "jerry");
        if (updateResult > 0) {
            System.out.println("更新数据成功！");
        }

        Thread.sleep(15000);

        conn.commit();

    } catch (Exception ex) {
        ex.printStackTrace();
    }finally {
        try {
            conn.close();
        } catch (SQLException throwables) {
            throwables.printStackTrace();
        }
    }
}

如之前的值为 2000 ，隔离级别设置为 TRANSACTION_READ_COMMITTED，那么在这15秒未提交的时间里，数据库查询结果和代码结果都是2000：

数据库中查询结果

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代码中查询结果

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15秒后，数据提交，则查询结果如下：

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