数据库事务笔记

事务ACID特性:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)、持久性(Durability)

原子性是基础,隔离性是手段,持久性是目的,真正的老大就是一致性;

原子性(Atomicity):即事务是不可分割的最小工作单元,事务内的操作要么全做,要么全不做;

一致性(Consistency):在事务执行前数据库的数据处于正确的状态,而事务执行完成后数据库的数据还是处于正确的状态,即数据完整性约束没有被破坏;如银行转帐,A转帐给B,必须保证A的钱一定转给B,一定不会出现A的钱转了但B没收到,否则数据库的数据就处于不一致(不正确)的状态。

隔离性(Isolation):并发事务执行之间无影响,在一个事务内部的操作对其他事务是不产生影响,这需要事务隔离级别来指定隔离性;

持久性(Durability):事务一旦执行成功,它对数据库的数据的改变必须是永久的,不会因比如遇到系统故障或断电造成数据不一致或丢失。

在实际项目开发中数据库操作一般都是并发执行的,即有多个事务并发执行,并发执行就可能遇到问题,目前常见的问题如下:

丢失更新:两个事务同时更新一行数据,最后一个事务的更新会覆盖掉第一个事务的更新,从而导致第一个事务更新的数据丢失,这是由于没有加锁造成的;

脏读:一个事务看到了另一个事务未提交的更新数据;

不可重复读:在同一事务中,多次读取同一数据却返回不同的结果;也就是有其他事务更改了这些数据;

幻读:一个事务在执行过程中读取到了另一个事务已提交的插入数据;即在第一个事务开始时读取到一批数据,但此后另一个事务又插入了新数据并提交,此时第一个事务又读取这批数据但发现多了一条,即好像发生幻觉一样。

为了解决这些并发问题,需要通过数据库隔离级别来解决,在标准SQL规范中定义了四种隔离级别

未提交读(Read Uncommitted:最低隔离级别,一个事务能读取到别的事务未提交的更新数据,很不安全,可能出现丢失更新、脏读、不可重复读、幻读;

提交读(Read Committed:一个事务能读取到别的事务提交的更新数据,不能看到未提交的更新数据,不可能可能出现丢失更新、脏读,但可能出现不可重复读、幻读;

可重复读(Repeatable Read:保证同一事务中先后执行的多次查询将返回同一结果,不受其他事务影响,可能可能出现丢失更新、脏读、不可重复读,但可能出现幻读;

序列化(Serializable:最高隔离级别,不允许事务并发执行,而必须串行化执行,最安全,不可能出现更新、脏读、不可重复读、幻读。

隔离级别越高,数据库事务并发执行性能越差,能处理的操作越少。因此在实际项目开发中为了考虑并发性能一般使用提交读隔离级别,它能避免丢失更新和脏读,尽管不可重复读和幻读不能避免,但可以在可能出现的场合使用悲观锁或乐观锁来解决这些问题。

事务隔离级别(Transaction Isolation Level):

READ_UNCOMMITTED

READ_COMMITTED

REPEATABLE_READ

SERIALIZABLE

从上往下,级别越来越高,并发性越来越差,安全性越来越高,反之则反。

事务隔离级别                            脏读                      不可重复读                 幻读

READ_UNCOMMITTED             允许                       允许                       允许

READ_COMMITTED                  禁止                         允许                       允许

REPEATABLE_READ                 禁止                          禁止                        允许

SERIALIZABLE                         禁止                             禁止                       禁止

事务传播行为(Transaction Propagation Behavior):

PROPAGATION_REQUIRED:如果当前没有事务,就新建一个事务,如果已经存在一个事务中,加入到这个事务中。这是最常见的选择。

RROPAGATION_REQUIRES_NEW:新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。

PROPAGATION_NESTED:如果当前存在事务,则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务,则执行与PROPAGATION_REQUIRED类似的操作。

PROPAGATION_SUPPORTS:支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。

PROPAGATION_NOT_SUPPORTED:以非事务方式执行操作,如果当前存在事务,就把当前事务挂起。

PROPAGATION_NEVER:以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。

PROPAGATION_MANDATORY:使用当前的事务,如果当前没有事务,就抛出异常。




并发控制:乐观锁-悲观锁

悲观锁:在关系数据库管理系统里,悲观并发控制(又名“悲观锁”,Pessimistic Concurrency Control,缩写“PCC”)是一种并发控制的方法。它可以阻止一个事务以影响其他用户的方式来修改数据。如果一个事务执行的操作都某行数据应用了锁,那只有当这个事务把锁释放,其他事务才能够执行与该锁冲突的操作。

悲观并发控制主要用于数据争用激烈的环境,以及发生并发冲突时使用锁保护数据的成本要低于回滚事务的成本的环境中

悲观锁,正如其名,它指的是对数据被外界(包括本系统当前的其他事务,以及来自外部系统的事务处理)修改持保守态度(悲观),因此,在整个数据处理过程中,将数据处于锁定状态。 悲观锁的实现,往往依靠数据库提供的锁机制 (也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性,否则,即使在本系统中实现了加锁机制,也无法保证外部系统不会修改数据)

优点与不足

悲观并发控制实际上是“先取锁再访问”的保守策略,为数据处理的安全提供了保证。但是在效率方面,处理加锁的机制会让数据库产生额外的开销,还有增加产生死锁的机会;另外,在只读型事务处理中由于不会产生冲突,也没必要使用锁,这样做只能增加系统负载;还有会降低了并行性,一个事务如果锁定了某行数据,其他事务就必须等待该事务处理完才可以处理那行数

乐观锁

在关系数据库管理系统里,乐观并发控制(又名“乐观锁”,Optimistic Concurrency Control,缩写“OCC”)是一种并发控制的方法。它假设多用户并发的事务在处理时不会彼此互相影响,各事务能够在不产生锁的情况下处理各自影响的那部分数据。在提交数据更新之前,每个事务会先检查在该事务读取数据后,有没有其他事务又修改了该数据。如果其他事务有更新的话,正在提交的事务会进行回滚。乐观事务控制最早是由孔祥重(H.T.Kung)教授提出。

乐观锁( Optimistic Locking ) 相对悲观锁而言,乐观锁假设认为数据一般情况下不会造成冲突,所以在数据进行提交更新的时候,才会正式对数据的冲突与否进行检测,如果发现冲突了,则让返回用户错误的信息,让用户决定如何去做。

相对于悲观锁,在对数据库进行处理的时候,乐观锁并不会使用数据库提供的锁机制。一般的实现乐观锁的方式就是记录数据版本。

数据版本,为数据增加的一个版本标识。当读取数据时,将版本标识的值一同读出,数据每更新一次,同时对版本标识进行更新。当我们提交更新的时候,判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的版本标识进行比对,如果数据库表当前版本号与第一次取出来的版本标识值相等,则予以更新,否则认为是过期数据。

实现数据版本有两种方式,第一种是使用版本号,第二种是使用时间戳。

优点与不足

乐观并发控制相信事务之间的数据竞争(data race)的概率是比较小的,因此尽可能直接做下去,直到提交的时候才去锁定,所以不会产生任何锁和死锁。但如果直接简单这么做,还是有可能会遇到不可预期的结果,例如两个事务都读取了数据库的某一行,经过修改以后写回数据库,这时就遇到了问题。

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