[資料庫]--Transaction那點事兒

Transaction 也就是所謂的事務了，通俗理解就是一件事情。從小，父母就教育我們，做事情要有始有終，不能半途而廢。 事務也是這樣，不能做一般就不做了，要麼做完，要麼就不做。也就是說，事務必須是一個不可分割的整體，就像我們在化學課裡學到的原子，原子是構成物質的最小單位。於是，人們就歸納出事務的第一個特性：原子性（Atomicity）。我靠，一點都不神祕嘛。

特別是在資料庫領域，事務是一個非常重要的概念，除了原子性以外，它還有一個極其重要的特性，那就是：一致性（Consistency）。也就是說，執行完資料庫操作後，資料不會被破壞。打個比方，如果從 A 賬戶轉賬到 B 賬戶，不可能因為 A 賬戶扣了錢，而 B 賬戶沒有加錢吧。如果出現了這類事情，您一定會非常氣憤，什麼 diao 銀行啊！

當我們編寫了一條 update 語句，提交到資料庫的一剎那間，有可能別人也提交了一條 delete 語句到資料庫中。也許我們都是對同一條記錄進行操作，可以想象，如果不稍加控制，就會出大麻煩來。我們必須保證資料庫操作之間是“隔離”的（執行緒之間有時也要做到隔離），彼此之間沒有任何干擾。這就是：隔離性（Isolation）。要想真正的做到操作之間完全沒有任何干擾是很難的，於是乎，每天上班打醬油的資料庫專家們，開始動腦筋了，“我們要制定一個規範，讓各個資料庫廠商都支援我們的規範！”，這個規範就是：事務隔離級別（Transaction Isolation Level）。能定義出這樣牛逼的規範真的挺不容易的，其實說白了就四個級別：

1. READ_UNCOMMITTED
2. READ_COMMITTED
3. REPEATABLE_READ
4. SERIALIZABLE

千萬不要去翻譯，那只是一個代號而已。從上往下，級別越來越高，併發性越來越差，安全性越來越高，反之則反。

當我們執行一條 insert 語句後，資料庫必須要保證有一條資料永久地存放在磁碟中，這個也算事務的一條特性， 它就是：永續性（Durability）。

歸納一下，以上一共提到了事務的 4 條特性，把它們的英文單詞首字母合起來就是：ACID，這個就是傳說中的“事務 ACID 特性”！

真的是非常牛逼的特性啊！這 4 條特性，是事務管理的基石，一定要透徹理解。此外還要明確，這四個傢伙當中，誰才是老大？

其實想想也就清楚了：原子性是基礎，隔離性是手段，永續性是目的，真正的老大就是一致性。資料不一致了，就相當於“江湖亂套了，流氓戴胸罩”。所以說，這三個小弟都是跟著“一致性”這個老大混，為他全心全意服務。

這四個傢伙當中，其實最難理解的反倒不是一致性，而是隔離性。因為它是保證一致性的重要手段，是工具，使用它不能有半點差池，否則後果自負！怪不得資料庫行業專家們都要來研究所謂的事務隔離級別了。其實，定義這四個級別就是為了解決資料在高併發下所產生的問題，那又有哪些問題呢？

1. Dirty Read（髒讀）
2. Unrepeatable Read（不可重複讀）
3. Phantom Read（幻讀）

首先看看“髒讀”，看到“髒”這個字，我就想到了噁心、骯髒。資料怎麼可能髒呢？其實也就是我們經常說的“垃圾資料”了。比如說，有兩個事務，它們在併發執行（也就是競爭）。看看以下這個表格，您一定會明白我在說什麼：

 

時間	事務 A（存款）	事務 B（取款）
T1	開始事務
T2		開始事務
T3		查詢餘額（1000 元）
T4		取出 1000 元（餘額 0 元）
T5	查詢餘額（0 元）
T6		撤銷事務（餘額恢復為 1000 元）
T7	存入 500 元（餘額 500 元）
T8	提交事務

餘額應該為 1500 元才對！請看 T5 時間點，事務 A 此時查詢餘額為 0 元，這個資料就是髒資料，它是事務 B 造成的，明顯事務沒有進行隔離，滲過來了，亂套了。

所以髒讀這件事情是非常要不得的，一定要解決掉！讓事務之間隔離起來才是硬道理。

那第 2 條，不可重複讀又怎麼解釋呢？還是用類似的例子來說明：

 

時間	事務 A（存款）	事務 B（取款）
T1	開始事務
T2		開始事務
T3		查詢餘額（1000 元）
T4	查詢餘額（1000 元）
T5		取出 1000 元（餘額 0 元）
T6		提交事務
T7	查詢餘額（0 元）

事務 A 其實除了查詢了兩次以外，其他什麼事情都沒有做，結果錢就從 1000 變成 0 了，這就是重複讀了。可想而知，這是別人乾的，不是我乾的。其實這樣也是合理的，畢竟事務 B 提交了事務，資料庫將結果進行了持久化，所以事務 A 再次讀取自然就發生了變化。

這種現象基本上是可以理解的，但在有些變態的場景下卻是不允許的。畢竟這種現象也是事務之間沒有隔離所造成的，但我們對於這種問題，似乎可以忽略。

最後一條，幻讀。我去！Phantom 這個單詞不就是“幽靈、鬼魂”嗎？剛看到這個單詞時，真的把我的小弟弟都給驚呆了。怪不得這裡要翻譯成“幻讀”了，總不能翻譯成“幽靈讀”、“鬼魂讀”吧。其實意義就是鬼在讀，不是人在讀，或者說搞不清楚為什麼，它就變了，很暈，真的很暈。還是用一個示例來說話吧：

時間	事務 A（統計總存款）	事務 B（存款）
T1	開始事務
T2		開始事務
T3	統計總存款（10000 元）
T4		存入 100 元
T5		提交事務
T6	統計總存款（10100 元）

銀行工作人員，每次統計總存款，都看到不一樣的結果。不過這也確實也挺正常的，總存款增多了，肯定是這個時候有人在存錢。但是如果銀行系統真的這樣設計，那算是玩完了。這同樣也是事務沒有隔離所造成的，但對於大多數應用系統而言，這似乎也是正常的，可以理解，也是允許的。銀行裡那些噁心的那些系統，要求非常嚴密，統計的時候，甚至會將所有的其他操作給隔離開，這種隔離級別就算非常高了（估計要到 SERIALIZABLE 級別了）。

歸納一下，以上提到了事務併發所引起的跟讀取資料有關的問題，各用一句話來描述一下：

1. 髒讀：事務 A 讀取了事務 B 未提交的資料，並在這個基礎上又做了其他操作。
2. 不可重複讀：事務 A 讀取了事務 B 已提交的更改資料。
3. 幻讀：事務 A 讀取了事務 B 已提交的新增資料。

第一條是堅決抵制的，後兩條在大多數情況下可不作考慮。

這就是為什麼必須要有事務隔離級別這個東西了，它就像一面牆一樣，隔離不同的事務。看下面這個表格，您就清楚了不同的事務隔離級別能處理怎樣的事務併發問題：

 

事務隔離級別	髒讀	不可重複讀	幻讀
READ_UNCOMMITTED	允許	允許	允許
READ_COMMITTED	禁止	允許	允許
REPEATABLE_READ	禁止	禁止	允許
SERIALIZABLE	禁止	禁止	禁止

根據您的實際需求，再參考這張表，最後確定事務隔離級別，應該不再是一件難事了。

JDBC 也提供了這四類事務隔離級別，但預設事務隔離級別對不同資料庫產品而言，卻是不一樣的。我們熟知的 MySQL 資料庫的預設事務隔離級別就是 READ_COMMITTED，Oracle、SQL Server、DB2等都有有自己的預設值。我認為 READ_COMMITTED 已經可以解決絕大多數問題了，其他的就具體情況具體分析吧。

若對其他資料庫的預設事務隔離級別不太清楚，可以使用以下程式碼來獲取：

DatabaseMetaData meta = DBUtil.getDataSource().getConnection().getMetaData();
int defaultIsolation = meta.getDefaultTransactionIsolation();

提示：在 java.sql.Connection 類中可檢視所有的隔離級別。

我們知道 JDBC 只是連線 Java 程式與資料庫的橋樑而已，那麼資料庫又是怎樣隔離事務的呢？其實它就是“鎖”這個東西。當插入資料時，就鎖定表，這叫“鎖表”；當更新資料時，就鎖定行，這叫“鎖行”。當然這個已經超出了我們今天討論的範圍，所以還是留點空間給我們的 DBA 同學吧，免得他沒啥好寫的了。

除了 JDBC 給我們提供的事務隔離級別這種解決方案以外，還有哪些解決方案可以完善事務管理功能呢？

不妨看看 Spring 的解決方案吧，其實它是對 JDBC 的一個補充或擴充套件。它提供了一個非常重要的功能，就是：事務傳播行為（Transaction Propagation Behavior）。

確實夠牛逼的，Spring 一下子就提供了 7 種事務傳播行為，這 7 種行為一出現，真的是亮瞎了我的狗眼！

1. PROPAGATION_REQUIRED
2. RROPAGATION_REQUIRES_NEW
3. PROPAGATION_NESTED
4. PROPAGATION_SUPPORTS
5. PROPAGATION_NOT_SUPPORTED
6. PROPAGATION_NEVER
7. PROPAGATION_MANDATORY

看了 Spring 參考手冊之後，更是暈了，這到底是在幹嘛？

首先要明確的是，事務是從哪裡來？傳播到哪裡去？答案是，從方法 A 傳播到方法 B。Spring 解決的只是方法之間的事務傳播，那情況就多了，比如：

1. 方法 A 有事務，方法 B 也有事務。
2. 方法 A 有事務，方法 B 沒有事務。
3. 方法 A 沒有事務，方法 B 有事務。
4. 方法 A 沒有事務，方法 B 也沒有事務。 

這樣就是 4 種了，還有 3 種特殊情況。還是用我的 Style 給大家做一個分析吧：

假設事務從方法 A 傳播到方法 B，您需要面對方法 B，問自己一個問題：

方法 A 有事務嗎？

1. 如果沒有，就新建一個事務；如果有，就加入當前事務。這就是 PROPAGATION_REQUIRED，它也是 Spring 提供的預設事務傳播行為，適合絕大多數情況。
2. 如果沒有，就新建一個事務；如果有，就將當前事務掛起。這就是 RROPAGATION_REQUIRES_NEW，意思就是建立了一個新事務，它和原來的事務沒有任何關係了。
3. 如果沒有，就新建一個事務；如果有，就在當前事務中巢狀其他事務。這就是 PROPAGATION_NESTED，也就是傳說中的“巢狀事務”了，所巢狀的子事務與主事務之間是有關聯的（當主事務提交或回滾，子事務也會提交或回滾）。
4. 如果沒有，就以非事務方式執行；如果有，就使用當前事務。這就是 PROPAGATION_SUPPORTS，這種方式非常隨意，沒有就沒有，有就有，有點無所謂的態度，反正我是支援你的。
5. 如果沒有，就以非事務方式執行；如果有，就將當前事務掛起。這就是 PROPAGATION_NOT_SUPPORTED，這種方式非常強硬，沒有就沒有，有我也不支援你，把你掛起來，不鳥你。
6. 如果沒有，就以非事務方式執行；如果有，就丟擲異常。這就是 PROPAGATION_NEVER，這種方式更猛，沒有就沒有，有了反而報錯，確實夠牛的，它說：我從不支援事務！
7. 如果沒有，就丟擲異常；如果有，就使用當前事務。這就是 PROPAGATION_MANDATORY，這種方式可以說是牛逼中的牛逼了，沒有事務直接就報錯，確實夠狠的，它說：我必須要有事務！

看到我上面這段解釋，小夥伴們是否已經感受到，被打通任督二脈的感覺？多讀幾遍，體會一下，就是您自己的東西了。

需要注意的是 PROPAGATION_NESTED，不要被它的名字所欺騙，Nested（巢狀），所以凡是在類似方法 A 呼叫方法 B 的時候，在方法 B 上使用了這種事務傳播行為，如果您真的那樣做了，那您就錯了。因為您錯誤地以為 PROPAGATION_NESTED 就是為方法巢狀呼叫而準備的，其實預設的 PROPAGATION_REQUIRED 就可以幫助您，做您想要做的事情了。

Spring 給我們帶來了事務傳播行為，這確實是一個非常強大而又實用的功能。除此以外，也提供了一些小的附加功能，比如：

1. 事務超時（Transaction Timeout）：為了解決事務時間太長，消耗太多的資源，所以故意給事務設定一個最大時常，如果超過了，就回滾事務。
2. 只讀事務（Readonly Transaction）：為了忽略那些不需要事務的方法，比如讀取資料，這樣可以有效地提高一些效能。

最後，推薦大家使用 Spring 的註解式事務配置，而放棄 XML 式事務配置。因為註解實在是太優雅了，當然這一切都取決於您自身的情況了。

在 Spring 配置檔案中使用：

...
<tx:annotation-driven />
...

在需要事務的方法上使用：

@Transactional
public void xxx() {
    ...
}

可在 @Transactional 註解中設定：事務隔離級別、事務傳播行為、事務超時時間、是否只讀事務。

簡直是太完美了，太優雅了！

最後，有必要對本文的內容做一個總結，免費贈送一張高清無碼思維導圖：

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