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数据库事务的ACID及三种并发问题

zjg23
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发布于 2016/09/30 12:16
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数据库中事务的四大特性

如果一个数据库声称支持事务的操作,那么该数据库必须要具备以下四个特性:

1、 原子性(Atomicity)

原子性是指事务包含的所有操作要么全部成功,要么全部失败回滚,这和前面两篇博客介绍事务的功能是一样的概念,因此事务的操作如果成功就必须要完全应用到数据库,如果操作失败则不能对数据库有任何影响。

2、一致性(Consistency)

一致性是指事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态,也就是说一个事务执行之前和执行之后都必须处于一致性状态。

拿转账来说,假设用户A和用户B两者的钱加起来一共是5000,那么不管A和B之间如何转账,转几次账,事务结束后两个用户的钱相加起来应该还得是5000,这就是事务的一致性。

3、隔离性(Isolation)

隔离性是当多个用户并发访问数据库时,比如操作同一张表时,数据库为每一个用户开启的事务,不能被其他事务的操作所干扰,多个并发事务之间要相互隔离。

即要达到这么一种效果:对于任意两个并发的事务T1和T2,在事务T1看来,T2要么在T1开始之前就已经结束,要么在T1结束之后才开始,这样每个事务都感觉不到有其他事务在并发地执行。

关于事务的隔离性数据库提供了多种隔离级别,稍后会介绍到。

4、持久性(Durability)

持久性是指一个事务一旦被提交了,那么对数据库中的数据的改变就是永久性的,即便是在数据库系统遇到故障的情况下也不会丢失提交事务的操作。

例如我们在使用JDBC操作数据库时,在提交事务方法后,提示用户事务操作完成,当我们程序执行完成直到看到提示后,就可以认定事务以及正确提交,即使这时候数据库出现了问题,也必须要将我们的事务完全执行完成,否则就会造成我们看到提示事务处理完毕,但是数据库因为故障而没有执行事务的重大错误。

数据库并发事务问题

多个线程开启事务操作数据库中的数据时,数据库系统要能进行隔离操作,以保证各个线程获取数据的准确性。如果不考虑隔离性,会发生如下问题:

1、脏读

一个事务读取另外一个事务尚未提交的数据。如下图,线程thread1在事务中在time1时刻向库表中新增一条数据‘test’并在time3时刻回滚数据;线程thread2在time2时刻读取,若thread2读取到‘test’,则为脏读。

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2、不可重复读

不可重复读是指在对于数据库中的某个数据,一个事务范围内多次查询却返回了不同的数据值,这是由于在查询间隔,被另一个事务修改并提交了。

如下图,线程thread1在事务中time1时刻将数据库中‘test’更新为‘00’,并在time3时刻提交;thread2在一个事务中分别在time2和time4两个时刻读取这条记录,若两次读取结果不同则为不可重读。(注意:1.不可重读针对已经提交的数据。2.两次或多次读取同一条数据。

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不可重复读和脏读的区别是,脏读是某一事务读取了另一个事务未提交的脏数据,而不可重复读则是读取了前一事务提交的数据。

在某些情况下,不可重复读并不是问题,比如我们多次查询某个数据当然以最后查询得到的结果为主。但在另一些情况下就有可能发生问题,例如对于同一个数据A和B依次查询就可能不同,A和B就可能打起来了……

3、幻读

幻读是事务非独立执行时发生的一种现象。例如事务T1对一个表中所有的行的某个数据项做了从“1”修改为“2”的操作,这时事务T2又对这个表中插入了一行数据项,而这个数据项的数值还是为“1”并且提交给数据库。而操作事务T1的用户如果再查看刚刚修改的数据,会发现还有一行没有修改,其实这行是从事务T2中添加的,就好像产生幻觉一样,这就是发生了幻读。

再举一个例子,如下图,线程thread1在事务中time1时刻向数据库中新增‘00’,并在time3时刻提交;thread2在一个事务中分别在time2和time4两个时刻扫描库表,若两次读取结果不同则为幻读。(注意:1.幻读针对已经提交的数据。2.两次或多次读取不同行数据,数量上新增或减少。

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幻读和不可重复读都是读取了另一条已经提交的事务(这点就脏读不同),所不同的是不可重复读查询的都是同一个数据项,而幻读针对的是一批数据整体(比如数据的个数)

 

针对以上问题,数据库为我们提供的四种隔离级别:

① Serializable (串行化):可避免脏读、不可重复读、幻读的发生。

② Repeatable read (可重复读):可避免脏读、不可重复读的发生。

③ Read committed (读已提交):可避免脏读的发生。

④ Read uncommitted (读未提交):最低级别,任何情况都无法保证。

以上四种隔离级别最高的是Serializable级别,最低的是Read uncommitted级别,当然级别越高,执行效率就越低。像Serializable这样的级别,就是以锁表的方式(类似于Java多线程中的锁)使得其他的线程只能在锁外等待,所以平时选用何种隔离级别应该根据实际情况。在MySQL数据库中,支持上面四种隔离级别,默认的为Repeatable read (可重复读);而在Oracle数据库中,只支持Serializable (串行化)级别和Read committed (读已提交)这两种级别,其中默认的为Read committed级别。

引申问题:

数据库本身有事务隔离级别。Spring本身也有事务隔离级别,这两个设置的优先级是什么呢?

举个例子,对于一个spring+oracle的应用来说事务的隔离级别最终是谁来决定的呢?

解答:应用和数据库之间通过JDBC进行交互,数据库的事务隔离级别是一个全局的配置,而每个jdbc连接可以设置自己的事务隔离级别,如果不显式的设置,则将采用数据库的事务隔离级别。这样就不难理解spring为什么也有自己的事务隔离级别了---用于设置每个jdbc连接的事务隔离级别。

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