数据库事务隔离级别,ACID,spring事务传播性

2019/02 27 14:02

ACID,是指在数据库管理系统DBMS)中事务所具有的四个特性:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation,又称独立性)、持久性(Durability)。

在数据库系统中,一个事务是指由一系列数据库操作组成的一个完整的逻辑过程。例如银行转帐,从原账户扣除金额,以及向目标账户添加金额,这两个数据库操作的总和构成一个完整的逻辑过程,不可拆分。这个过程被称为一个事务,具有ACID特性。

原子性:

整个事务中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不可能停滞在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误,会被回滚(Rollback)到事务开始前的状态,就像这个事务从来没有执行过一样。

比如说,一个事务开始更新100行记录,但是在更新了20行之后(因为某种原因)失败了,那么此时数据库会回滚(撤销)对那20条记录的修改。

一致性:

在事务开始之前和事务结束以后,数据库的完整性约束没有被破坏。

事务将数据库从一个一致性状态带入另一个一致性状态。 比如说,在一个银行事务(在描述关系数据库事务的特性时,基本上都是用银行事务来作为描述对象的)中,需要从存储账户扣除款项,然后在支付账户中增加款项。 如果在这个中转的过程发生了失败,那么绝对不能让数据库只执行其中一个账户的操作,因为这样会导致数据处于不一致的状态(这样的话,银行的账目上,借贷就不平衡了)。

如果数据库系统运行中发生故障,有些事物尚未完成就被迫中断了,系统就将此事务中对数据库的所有已经完成的操作全部撤销,滚回到事务开始时的一致状态。

隔离性:

两个事务的执行是互不干扰的,一个事务不可能看到其他事务运行时,中间某一时刻的数据。

这个特性是说,直到事务结束时(commit/rollback),其他事务(或者会话)对此事务所操作的数据都不可见(但并不是说其他会话的读取会被阻塞)。 比如说,一个用户正在修改hr.employees表,但是没有提交,那么其他用户在这个修改没有提交之前是看不到这个修改的。

持久性:

在事务完成以后,该事务所对数据库所作的更改便持久的保存在数据库之中,并不会被回滚。

指的是只要事务成功结束,它对数据库所做的更新就必须永久保存下来。即使发生系统崩溃,重新启动数据库系统后,数据库还能恢复到事务成功结束时的状态。

被提交的更改会永久地保存到数据库中(并不是说以后就不可以修改)。 事务提交之后,数据库必须通过“恢复机制”来确保事务更改的数据不会丢失。

 

事务ACID特性可能遭到破坏的因素有:

1.多个事务并行运行时,不同事物的操作交叉运行;

2.事务在运行过程中被强行停止。

 

事务的状态有如下几种:

1.中止事务:执行中发生故障,不能执行完成的事务;

2.事务回滚:将中止事务对数据库的更新撤销掉;

3.已提交事务:成功执行完成的事务。

 

事务的几种传播特性
1. PROPAGATION_REQUIRED: 如果存在一个事务,则支持当前事务。如果没有事务则开启
2. PROPAGATION_SUPPORTS: 如果存在一个事务,支持当前事务。如果没有事务,则非事务的执行
3. PROPAGATION_MANDATORY: 如果已经存在一个事务,支持当前事务。如果没有一个活动的事务,则抛出异常。
4. PROPAGATION_REQUIRES_NEW: 总是开启一个新的事务。如果一个事务已经存在,则将这个存在的事务挂起。
5. PROPAGATION_NOT_SUPPORTED: 总是非事务地执行,并挂起任何存在的事务。
6. PROPAGATION_NEVER: 总是非事务地执行,如果存在一个活动事务,则抛出异常
7. PROPAGATION_NESTED:如果一个活动的事务存在,则运行在一个嵌套的事务中. 如果没有活动事务,
则按TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED 属性执行

Spring事务的隔离级别
1. ISOLATION_DEFAULT: 这是一个PlatfromTransactionManager默认的隔离级别,使用数据库默认的事务隔离级别.
另外四个与JDBC的隔离级别相对应
2. ISOLATION_READ_UNCOMMITTED: 这是事务最低的隔离级别,它充许令外一个事务可以看到这个事务未提交的数据。
这种隔离级别会产生脏读,不可重复读和幻像读。
3. ISOLATION_READ_COMMITTED: 保证一个事务修改的数据提交后才能被另外一个事务读取。另外一个事务不能读取该事务未提交的数据
4. ISOLATION_REPEATABLE_READ: 这种事务隔离级别可以防止脏读,不可重复读。但是可能出现幻像读。
它除了保证一个事务不能读取另一个事务未提交的数据外,还保证了避免下面的情况产生(不可重复读)。
5. ISOLATION_SERIALIZABLE 这是花费最高代价但是最可靠的事务隔离级别。事务被处理为顺序执行。
除了防止脏读,不可重复读外,还避免了幻像读。

数据库事务的隔离级别有4个,由低到高依次为Read uncommittedRead committedRepeatable readSerializable,这四个级别可以逐个解决脏读不可重复读幻读这几类问题。

√: 可能出现    ×: 不会出现

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

 

注意:我们讨论隔离级别的场景,主要是在多个事务并发的情况下,因此,接下来的讲解都围绕事务并发。

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。

 

其中的一些概念的说明:

  脏读: 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。因为这个数据是还没有提交的数据, 那么另外一 个事务读到的这个数据是脏数据,依据脏数据所做的操作可能是不正确的。

不可重复读: 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。

 幻觉读: 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。

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