事务的特性ACID

jakefei 2020-07-19

事务管理(ACID)

前言

数据库事务可以被定义为一个或者几个数据库允许的操作的集合。这个集合需要支持ACID特性。

在ACID特性中,隔离性(isolation)指的是不同事务在提交的时候,最终呈现出来的效果是串行的,换句话说,既是不同事务,按照提交的先后顺序执行,再换句话说,对于事务本身来说,它所感知的数据库,应该只有它自己在操作。那么最简单的方法,我们按照定义来实现数据库事务的隔离性即可,很明显这在同时并发有多个事务要执行的环境下是没有执行效率的,一个事务的执行,必然会阻塞其他事务的执行。所以SQL的标准制定者对此作出妥协,提出隔离性的四个等级,其中最高级隔离等级才是串行执行。在没有到达串行执行等级的情况下,事务又是并发执行的,总是或多或少会存在问题,这在下面会讲到。

谈到事务一般都是以下四点:

  • 原子性(Atomicity)

原子性是指事务是一个不可分割的工作单位,事务中的操作要么都发生,要么都不发生。

  • 一致性(Consistency)

是指应用层系统从一种正确的状态,在事务成功后,达成另一种正确的状态。比如:A、B账面共计100W,A向B转账,加上事务控制,转成功后,他们账户总额应还是100W,事务应保持这种应用逻辑正确一致。还有,转账(事务成功)前后,数据库内部的数据结构--比如账户表的主键、外键、列必须大于0、Btree、双向链表等约束需要是正确的,和原来一致的。

  • 隔离性(Isolation)

隔离是指当多个事务提交时,让它们按顺序串行提交,每个时刻只有一个事务提交。但隔离处理并发事务,效率很差。所以SQL标准制作者妥协了,提出了4种事务隔离等级(1,read-uncommited 未提交就读,可能产生脏读  2,read-commited 提交后读  可能产生不可重复读  3,repeatable-read 可重复读  可能产生幻读    4,serializable 序列化,最高级别,按顺序串行提交)

  • 持久性(Durability)

持久性是指一个事务一旦被提交,它对数据库中数据的改变就是永久性的,接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响

举个简单的例子理解以上四点

原子性(Atomicity)

针对同一个事务

 事务的特性ACID

这个过程包含两个步骤

A: 800 - 200 = 600
B: 200 + 200 = 400

原子性表示,这两个步骤一起成功,或者一起失败,不能只发生其中一个动作

一致性(Consistency)

针对一个事务操作前与操作后的状态一致

 事务的特性ACID

操作前A:800,B:200
操作后A:600,B:400

一致性表示事务完成后,符合逻辑运算

持久性(Durability)

表示事务结束后的数据不随着外界原因导致数据丢失

操作前A:800,B:200
操作后A:600,B:400
如果在操作前(事务还没有提交)服务器宕机或者断电,那么重启数据库以后,数据状态应该为
A:800,B:200
如果在操作后(事务已经提交)服务器宕机或者断电,那么重启数据库以后,数据状态应该为
A:600,B:400

隔离性(Isolation)

针对多个用户同时操作,主要是排除其他事务对本次事务的影响

不同的事务并发操作相同的数据时,每个事务都有各自完成的数据空间,即一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务时隔离的,并发执行的各个事务之间不能相互干扰。

 事务的特性ACID

事务的隔离级别

1.脏读:(Read Uncommited)

未提交就读,可能产生脏读;

指一个事务读取了另外一个事务未提交的数据。

 就是A事务在读取数据时,B事务对同一个数据修改了,但B未提交,A再读取时,读到了B修改后的数据,但是B事务提交失败,回滚,A后读到的数据就是B修改后的脏数据,此为脏读。

2.不可重复读:(Read Commited)

 提交后读  可能产生不可重复读;

在一个事务内读取表中的某一行数据,多次读取结果不同。

就是A事务读取数据,B事务改了这个数据,也提交成功了,A再读取就是B修改后的数据,再也不能重复读到最开始的那个数据值了,此为不可重复读;

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……

例如:

页面统计查询值

事务的特性ACID

点击生成报表的时候,B有人转账进来300(事务已经提交)

事务的特性ACID

3.可重复读:(Repeatable Read)

可重复读  可能产生幻读;

是指在一个事务内读取到了别的事务插入的数据,导致前后读取不一致。
(一般是行影响,多了一行)

可重复读就是A事务读取数据,B事务改了这个数据(update),也提交成功了,A再读这个数据,SQL机制强行让A仍然读之前读到的数据值,这就是可重复读,这种机制对Insert操作无效,A事务在可重复读的机制下,读取数据,B事务insert一条数据,提交成功,A再读这个数据,会显示B插入的数据,此为幻读

4.串行化:(Serializable)

是最严格的事务隔离级别,它要求所有事务被串行执行,即事务只能一个接一个的进行处理,不能并发执行。

5.隔离性总结

设置  描述
 Serializable 可避免脏读、不可重复读、虚读情况的发生。(串行化)
 Repeatable read(可重复读)   可避免脏读、不可重复读情况的发生。 可能产生幻读;
 Read committed (提交后读) 可避免脏读情况发生(读已提交)。  可能产生不可重复读;
 Read uncommitted (读未提交) 最低级别,以上情况均无法保证。可能产生脏读;

以上四种隔离级别最高的是Serializable级别,最低的是Read uncommitted级别,隔离级别越高,越能保证数据的完整性和一致性,但是执行效率就越低,对并发性能的影响也越大。

6.不同数据库隔离级别

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);

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。

大多数的数据库默认隔离级别为 Read Commited,比如 SqlServer、Oracle

少数数据库默认隔离级别为:Repeatable Read 比如: MySQL InnoDB

 java代码设置隔离级别

如果是使用JDBC对数据库的事务设置隔离级别的话,也应该是在调用Connection对象的setAutoCommit(false)方法之前。调用Connection对象的setTransactionIsolation(level)即可设置当前链接的隔离级别,至于参数level,可以使用Connection对象的字段:

Connection conn=null;Statement st=null;ResultSet rs=null;try{
conn=JdbcUtils.getConnection();
//设置该链接的隔离级别
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE);conn.setAutoCommit(false);//开启事务

Connection字段对应各个级别说明:

设置 描述
TRANSACTION_NONE指示事务不受支持的常量
TRANSACTION_SERIALIZABLE指示不可以发生脏读、不可重复读和虚读的常量。
TRANSACTION_REPEATABLE_READ指示不可以发生脏读和不可重复读的常量;虚读可以发生。
TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED 指示可以发生脏读 (dirty read)、不可重复读和虚读 (phantom read) 的常量。
TRANSACTION_READ_COMMITTED 指示不可以发生脏读的常量;不可重复读和虚读可以发生。

mysql测试事务隔离性 

SELECT @@session.tx_isolation;   
SELECT @@tx_isolation;  
  
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL read uncommitted;  
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL read committed;  
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL repeatable read;  
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL serializable;  

start transaction;

--建表
drop table AMOUNT;
CREATE TABLE `AMOUNT` (
`id`  varchar(10) NULL,
`money`  numeric NULL
)
;
--插入数据
insert into amount(id,money) values(‘A‘, 800);
insert into amount(id,money) values(‘B‘, 200);
insert into amount(id,money) values(‘C‘, 1000);
--测试可重复读,插入数据
insert into amount(id,money) values(‘D‘, 1000);

--设置事务
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL read uncommitted;  
SELECT @@tx_isolation;  
--开启事务
start transaction;

--脏读演示,读到其他事务未提交的数据
--案列1,事务一:A向B转200,事务二:查看B金额变化,事务一回滚事务
update amount set money = money - 200 where id = ‘A‘;
update amount set money = money + 200 where id = ‘B‘;

--不可重复读演示,读到了其他事务提交的数据
--案列2,事务一:B向A转200,事务二:B向C转200转100
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL read committed;  

--开启事务
start transaction;
--两个事务都查一下数据(转账之前需要,查一下金额是否够满足转账)
select * from amount;
--事务一:B向A转200
update amount set money = money - 200 where id = ‘B‘;
update amount set money = money + 200 where id = ‘A‘;

commit;
--事务二:B向C转200转100
update amount set money = money - 100 where id = ‘B‘;
update amount set money = money + 100 where id = ‘C‘;
commit;
--从事务二的角度来看,读到了事务一提交事务的数据,导致金额出现负数

--幻读演示
--案列3,事务一:B向A转200,事务二:B向C转200转100
SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL repeatable read;  

--开启事务
start transaction;
--两个事务都查一下数据(转账之前需要,查一下金额是否够满足转账)
select * from amount;
--事务一:B向A转200
update amount set money = money - 200 where id = ‘B‘;
update amount set money = money + 200 where id = ‘A‘;

commit;
--事务二:B向C转200转100
update amount set money = money - 100 where id = ‘B‘;
update amount set money = money + 100 where id = ‘C‘;
commit;
--从事务二的角度来看,读到了事务一提交事务的数据,导致金额出现负数
  • serializable事务二会一直等着事务一提交再操作

设置

 

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