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解决数据库高并发出现的数据问题

wenqi0501
 wenqi0501
发布于 2017/08/07 16:02
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谈到数据库不得不提到事务的问题,事务具有4个特性ACID,但是在数据高并发的情况下可能会出现脏读 、不可重复读 、幻读 这几类问题。

1.脏读:

脏读就是指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个数据,然后使用了这个数据。

2.不可重复读:

是指在一个事务内,多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另外一个事务也访问该同一数据。那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改,那么第一个事务两次读到的的数据可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的,因此称为是不可重复读。(即不能读到相同的数据内容)

例如,一个编辑人员两次读取同一文档,但在两次读取之间,作者重写了该文档。当编辑人员第二次读取文档时,文档已更改。原始读取不可重复。如果只有在作者全部完成编写后编辑人员才可以读取文档,则可以避免该问题。

3.幻读:

是指当事务不是独立执行时发生的一种现象,例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改,这种修改涉及到表中的全部数据行。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入一行新数据。那么,以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行,就好象

发生了幻觉一样。

例如,一个编辑人员更改作者提交的文档,但当生产部门将其更改内容合并到该文档的主复本时,发现作者已将未编辑的新材料添加到该文档中。如果在编辑人员和生产部门完成对原始文档的处理之前,任何人都不能将新材料添加到文档中,则可以避免该问题。

数据库为了防止出现以上问题提出了隔离级别的概念:由低到高依次为Read uncommitted 、Read committed 、Repeatable read 、Serializable 

√: 可能出现    ×: 不会出现

  脏读 不可重复读 幻读
Read uncommitted
Read committed ×
Repeatable read × ×
Serializable × × ×

首先,我们来举例理解下以上四种隔离级别。

Read uncommitted 读未提交

公司发工资了,领导把5000元打到singo的账号上,但是该事务并未提交,而singo正好去查看账户,发现工资已经到账,是5000元整,非常高 兴。可是不幸的是,领导发现发给singo的工资金额不对,是2000元,于是迅速回滚了事务,修改金额后,将事务提交,最后singo实际的工资只有 2000元,singo空欢喜一场。

出现上述情况,即我们所说的脏读 ,两个并发的事务,“事务A:领导给singo发工资”、“事务B:singo查询工资账户”,事务B读取了事务A尚未提交的数据。

当隔离级别设置为Read uncommitted 时,就可能出现脏读,如何避免脏读,请看下一个隔离级别。

Read committed 读提交

singo拿着工资卡去消费,系统读取到卡里确实有2000元,而此时她的老婆也正好在网上转账,把singo工资卡的2000元转到另一账户,并在 singo之前提交了事务,当singo扣款时,系统检查到singo的工资卡已经没有钱,扣款失败,singo十分纳闷,明明卡里有钱,为 何......

出现上述情况,即我们所说的不可重复读 ,两个并发的事务,“事务A:singo消费”、“事务B:singo的老婆网上转账”,事务A事先读取了数据,事务B紧接了更新了数据,并提交了事务,而事务A再次读取该数据时,数据已经发生了改变。

当隔离级别设置为Read committed 时,避免了脏读,但是可能会造成不可重复读。

大多数数据库的默认级别就是Read committed,比如Sql Server , Oracle。如何解决不可重复读这一问题,请看下一个隔离级别。

Repeatable read 重复读

当隔离级别设置为Repeatable read 时,可以避免不可重复读。当singo拿着工资卡去消费时,一旦系统开始读取工资卡信息(即事务开始),singo的老婆就不可能对该记录进行修改,也就是singo的老婆不能在此时转账。

虽然Repeatable read避免了不可重复读,但还有可能出现幻读 。

singo的老婆工作在银行部门,她时常通过银行内部系统查看singo的信用卡消费记录。有一天,她正在查询到singo当月信用卡的总消费金额 (select sum(amount) from transaction where month = 本月)为80元,而singo此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单,消费1000元,即新增了一条1000元的消费记录(insert transaction ... ),并提交了事务,随后singo的老婆将singo当月信用卡消费的明细打印到A4纸上,却发现消费总额为1080元,singo的老婆很诧异,以为出 现了幻觉,幻读就这样产生了。

注:MySQL的默认隔离级别就是Repeatable read。

Serializable 序列化

Serializable 是最高的事务隔离级别,同时代价也花费最高,性能很低,一般很少使用,在该级别下,事务顺序执行,不仅可以避免脏读、不可重复读,还避免了幻像读。

介绍完数据库和事务以及导致的问题,接下来我们讨论下项目中一般如何解决数据库高并发的问题。基本上用到最多的方式就是采用乐观锁和悲观锁来解决并发问题,相比之下乐观锁用到的比较多一点,因为悲观锁比较影响数据库性能。一般情况在读操作比较频繁的情况使用乐观锁比较好一点,在写操作比较频繁的情况下才会使用悲观锁。接下来我们脑补一下什么是乐观锁和悲观锁:

悲观锁:锁如其名,他对世界是悲观的,他认为别人访问正在改变的数据的概率是很高的,所以从数据开始更改时就将数据锁住,知道更改完成才释放。

乐观锁:他对世界比较乐观,认为别人访问正在改变的数据的概率是很低的,所以直到修改完成准备提交所做的的修改到数据库的时候才会将数据锁住。完成更改后释放。

我们继续讨论怎么解决高并发的问题,因为我们的项目度比较多一点,所以采用的是乐观锁的方式。

举个简单的例子有一张员工信息表:hr_user_info,表结构如下所示

id,version,name,contract_start_time,contract_end_time,state

现在的业务场景是这样的,由于员工的合同日期即将到期,公司的HR需要在系统中将员工的合同开始日期做调整,但是有2位HR同时对一个员工进行合同信息修改,首先他们要根据姓名查询到这个员工,然后再修改合同信息,SQL如下:

1.select id from hr_user_info where name='张三';

2.update hr_user_info set contract_start_time='2017-08-07 00:00:00',contract_end_time='2020-08-06 00:00:00' where id='0001';

如果2位HR同时查询到这条数据然后同时去改的话,那就有可能会导致前面修改的合同别后面的覆盖,导致数据问题,所以我们进行一下修改来解决这个问题

1.select id,version from hr_user_info where name='张三';

2.update hr_user_info set contract_start_time='2017-08-07 00:00:00',contract_end_time='2020-08-06 00:00:00',version=version+1 where id='0001' and version=version;

这样就可以避免修改并发的问题了。

悲观锁方式的处理方式是

1.select id from hr_user_info where name='张三' for update;

2.update contract_start_time='2017-08-07 00:00:00',contract_end_time='2020-08-06 00:00:00' where id='0001';

以上是参考相关资料整理的处理并发的方法,有什么不对的地方请大神指正。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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