什么是事务?事务的四个特性以及事务的隔离级别

什么是事务

  事务是指是程序中一系列严密的逻辑操作,而且所有操作必须全部成功完成,否则在每个操作中所作的所有更改都会被撤消。可以通俗理解为:就是把多件事情当做一件事情来处理,好比大家同在一条船上,要活一起活,要完一起完 。

事物的四个特性(ACID)

● 原子性(Atomicity)操作这些指令时,要么全部执行成功,要么全部不执行。只要其中一个指令执行失败,所有的指令都执行失败,数据进行回滚,回到执行指令前的数据状态。

eg:拿转账来说,假设用户A和用户B两者的钱加起来一共是20000,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20000,这就是事务的一致性。

● 一致性(Consistency)事务的执行使数据从一个状态转换为另一个状态,但是对于整个数据的完整性保持稳定。

● 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。

● 持久性(Durability)当事务正确完成后,它对于数据的改变是永久性的。

eg: 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。

并发事务导致的问题

  在许多事务处理同一个数据时,如果没有采取有效的隔离机制,那么并发处理数据时,会带来一些的问题。

● 第一类丢失更新:撤销一个事务时,把其他事务已提交的更新数据覆盖。

eg:小明去银行柜台存钱,他的账户里原来的余额为100元,现在打算存入100元。在他存钱的过程中,银行年费扣了5元,余额只剩95元。突然他又想着这100元要用来请女朋友看电影吃饭,不打算存了。在他撤回存钱操作后,余额依然为他存钱之前的100元。所以那5块钱到底扣了谁的?

● 脏读:脏读是指在一个事务处理过程里读取了另一个未提交的事务中的数据。

eg:小明的银行卡余额里有100元。现在他打算用手机点一个外卖饮料,需要付款10元。但是这个时候,他的女朋友看中了一件衣服95元,她正在使用小明的银行卡付款。于是小明在付款的时候,程序后台读取到他的余额只有5块钱了,根本不够10元,所以系统拒绝了他的交易,告诉余额不足。但是小明的女朋友最后因为密码错误,无法进行交易。小明非常郁闷,明明银行卡里还有100元,怎么会余额不足呢?(他女朋友更郁闷。。。)

● 幻读也叫虚读:一个事务执行两次查询,第二次结果集包含第一次中没有或某些行已经被删除的数据,造成两次结果不一致,只是另一个事务在这两次查询中间插入或删除了数据造成的。幻读是事务非独立执行时发生的一种现象。

eg: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。

● 不可重复读:一个事务两次读取同一行的数据,结果得到不同状态的结果,中间正好另一个事务更新了该数据,两次结果相异,不可被信任。

eg:例如事务T1在读取某一数据,而事务T2立马修改了这个数据并且提交事务给数据库,事务T1再次读取该数据就得到了不同的结果,发送了不可重复读。

Tips:不可重复读和脏读的区别: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。

Tips: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)。

● 第二类丢失更新:是不可重复读的特殊情况。如果两个事物都读取同一行,然后两个都进行写操作,并提交,第一个事物所做的改变就会丢失。

eg:小明和女朋友一起去逛街。女朋友看中了一支口红,(对,女朋友就是用来表现买买买的)小明大方的掏出了自己的银行卡,告诉女朋友:亲爱的,随便刷,随便买,我坐着等你。然后小明就坐在商城座椅上玩手机,等着女朋友。这个时候,程序员的聊天群里有人推荐了一本书,小明一看,哎呀,真是本好书,还是限量发行呢,我一定更要买到。于是小明赶紧找到购买渠道,进行付款操作。而同时,小明的女朋友也在不亦乐乎的买买买,他们同时进行了一笔交易操作,但是这个时候银行系统出了问题,当他们都付款成功后,却发现,银行只扣了小明的买书钱,却没有扣去女朋友此时交易的钱。哈哈哈,小明真是太开心了!

数据库事务的隔离级别

  事务的隔离级别有4种,由低到高分别为Read uncommittedRead committedRepeatable readSerializable 。而且,在事务的并发操作中可能会出现脏读不可重复读幻读。下面通过事例一一阐述它们的概念与联系。

Read uncommitted(最低级别,任何情况都无法保证。)

读未提交,顾名思义,就是一个事务可以读取另一个未提交事务的数据。

eg:老板要给程序员发工资,程序员的工资是3.6万/月。但是发工资时老板不小心按错了数字,按成3.9万/月,该钱已经打到程序员的户口,但是事务还没有提交,就在这时,程序员去查看自己这个月的工资,发现比往常多了3千元,以为涨工资了非常高兴。但是老板及时发现了不对,马上回滚差点就提交了的事务,将数字改成3.6万再提交。

Analyse:实际程序员这个月的工资还是3.6万,但是程序员看到的是3.9万。他看到的是老板还没提交事务时的数据。这就是脏读。

那怎么解决脏读呢?Read committed!读提交,能解决脏读问题。

Read committed(可避免脏读的发生。)

读提交,顾名思义,就是一个事务要等另一个事务提交后才能读取数据。

eg:程序员拿着信用卡去享受生活(卡里当然是只有3.6万),当他埋单时(程序员事务开启),收费系统事先检测到他的卡里有3.6万,就在这个时候!!程序员的妻子要把钱全部转出充当家用,并提交。当收费系统准备扣款时,再检测卡里的金额,发现已经没钱了(第二次检测金额当然要等待妻子转出金额事务提交完)。程序员就会很郁闷,明明卡里是有钱的…

Analyse:这就是读提交,若有事务对数据进行更新(UPDATE)操作时,读操作事务要等待这个更新操作事务提交后才能读取数据,可以解决脏读问题。但在这个事例中,出现了一个事务范围内两个相同的查询却返回了不同数据,这就是不可重复读。

那怎么解决可能的不可重复读问题?Repeatable read !

Repeatable read(可避免脏读、不可重复读的发生。)

重复读,就是在开始读取数据(事务开启)时,不再允许修改操作

eg:程序员拿着信用卡去享受生活(卡里当然是只有3.6万),当他埋单时(事务开启,不允许其他事务的UPDATE修改操作),收费系统事先检测到他的卡里有3.6万。这个时候他的妻子不能转出金额了。接下来收费系统就可以扣款了。

Analyse:重复读可以解决不可重复读问题。写到这里,应该明白的一点就是,不可重复读对应的是修改,即UPDATE操作。但是可能还会有幻读问题。因为幻读问题对应的是插入INSERT操作,而不是UPDATE操作。

什么时候会出现幻读?

eg:程序员某一天去消费,花了2千元,然后他的妻子去查看他今天的消费记录(全表扫描FTS,妻子事务开启),看到确实是花了2千元,就在这个时候,程序员花了1万买了一部电脑,即新增INSERT了一条消费记录,并提交。当妻子打印程序员的消费记录清单时(妻子事务提交),发现花了1.2万元,似乎出现了幻觉,这就是幻读。

那怎么解决幻读问题?Serializable!

Serializable(可避免脏读、不可重复读、幻读的发生。) 序列化

Serializable 是最高的事务隔离级别,在该级别下,事务串行化顺序执行,可以避免脏读、不可重复读与幻读。但是这种事务隔离级别效率低下,比较耗数据库性能,一般不使用。

Tips:大多数数据库默认的事务隔离级别是Read committed,比如Sql Server , Oracle。     Mysql的默认隔离级别是Repeatable read。

Tips:隔离级别的设置只对当前链接有效。对于使用MySQL命令窗口而言,一个窗口就相当于一个链接,当前窗口设置的隔离级别只对当前窗口中的事务有效;对于JDBC操作数据库来说,一个Connection对象相当于一个链接,而对于Connection对象设置的隔离级别只对该Connection对象有效,与其他链接Connection对象无关。

Tips:设置数据库的隔离级别一定要是在开启事务之前。

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