数据库的事务的基本特性，事务的隔离级别，事务隔离级别如何在java代码中使用，使用MySQL数据库演示不同隔离级别下的并发问题

文章目录

    • 数据库的事务的基本特性
    • 事务的四大特性(ACID)
      • 4.1、原子性（Atomicity）
      • 4.2、一致性（Consistency）
      • 4.3、隔离性（Isolation）
      • 4.4、持久性（Durability）
    • 事务的隔离级别
      • 5.1、事务不考虑隔离性可能会引发的问题
        • 1、脏读
        • 2、不可重复读
        • 3、虚读(幻读)
      • 5.2、事务隔离性的设置语句
      • 事务隔离级别如何在java代码中使用
      • Java代码演示及隔离级别的设置
      • 5.3、使用MySQL数据库演示不同隔离级别下的并发问题
        • 1、当把事务的隔离级别设置为read uncommitted时，会引发脏读、不可重复读和虚读
        • 2、当把事务的隔离级别设置为read committed时，会引发不可重复读和虚读，但避免了脏读
        • 3、当把事务的隔离级别设置为repeatable read(mysql默认级别)时，会引发虚读，但避免了脏读、不可重复读
        • 4、当把事务的隔离级别设置为Serializable时，会避免所有问题

在上一篇文章中，我们提到了MySQL数据库的事务，那么今天就来具体的谈一谈数据库事务的原理以及在java开发中如何使用数据库的事务的，以及在什么场景中应用不同的事务和事务的隔离级别，以及数据库隔离级别的使用。

数据库的事务的基本特性

事务是并发控制的基本单位，保证事务ACID的特性是事务处理的重要任务，而并发操作有可能会破坏其ACID特性。

所以事务是针对并发而言的，即 对 数据 在并发操作时保驾护航。

**原子性：Atomicity **

**原子性：**在我理解看来是，事务中各项操作，要么全部成功要么全部失败。很有江湖义气一说，同生共死。

一致性：Consistency

**一致性：**我理解的是更侧重结果，事务结束后系统状态是一致的。

隔离性：Isolation

隔离性：并发执行的事务彼此无法看到对方的中间状态。

持久性 ：Durability

持久性：当事务完成后，它对于数据的改变是永久性的，即使出现致命的系统故障也将一直保持。

在实际生产应用中 针对 事务的隔离性 又划分出了几种隔离级别

在这里插入图片描述

并发事务处理带来的问题

  • 更新丢失

当两个或多个事务选择同一行，然后基于最初选定的值更新该行时，由于每个事务都不知道其他事务的存在，就会发生丢失更新问题–最后的更新覆盖了由其他事务所做的更新

  • 脏读：在一个事务处理过程中读取了另一个未提交事务中的数据。

在这里插入图片描述

解读：两个事务 A 和 B，首先 A 事务对 数据 a 执行加 500 的操作 a = 1500，此时 B 事务读取数据 a 的值 1500，后 A 事务 又对数据 a 执行减500 的操作 a = 1000 ，A 事务 commit 。

不可重复读：事务 A 多次读取同一数据，事务 B 在事务A多次读取的过程中，对数据作了更新并提交，导致事务A多次读取同一数据时，结果 不一致。
在这里插入图片描述

解读：两个事务 A 和 B，首先 A 事务对 数据 a 进行查询 a = 1000，此时 B 事务对数据 a + 500 操作，并提交事。后 A 事务 又对 数据 a 进行查询 a = 1500 。

幻读：事务 A 将数据库中所有数据类型从默认的 true 改成 false，但是事务 B 就在这个时候插入了一条新记录，当事务 A改结束后发现还有一条记录没有改过来，就好像发生了幻觉一样，这就叫幻读。

小结：不可重复读的和幻读很容易混淆，不可重复读侧重于修改，幻读侧重于新增或删除。解决不可重复读的问题只需锁住满足条件的行，解决幻读需要锁表。

事务的四大特性(ACID)

4.1、原子性（Atomicity）

原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么全部成功，要么全部失败。比如在同一个事务中的SQL语句，要么全部执行成功，要么全部执行失败

4.2、一致性（Consistency）

官网上事务一致性的概念是：事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另外一个一致性状态。以转账为例子，A向B转账，假设转账之前这两个用户的钱加起来总共是2000，那么A向B转账之后，不管这两个账户怎么转，A用户的钱和B用户的钱加起来的总额还是2000，这个就是事务的一致性。

4.3、隔离性（Isolation）

事务的隔离性是多个用户并发访问数据库时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作数据所干扰，多个并发事务之间要相互隔离。

4.4、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

事务的四大特性中最麻烦的是隔离性，下面重点介绍一下事务的隔离级别

事务的隔离级别

多个线程开启各自事务操作数据库中数据时，数据库系统要负责隔离操作，以保证各个线程在获取数据时的准确性。

5.1、事务不考虑隔离性可能会引发的问题

如果事务不考虑隔离性，可能会引发如下问题：

1、脏读

脏读指一个事务读取了另外一个事务未提交的数据。

这是非常危险的，假设Ａ向Ｂ转帐100元，对应sql语句如下所示
　　　　　1.update account set money=money+100 where name=‘B’;
　　　　　2.update account set money=money-100 where name=‘A’;
　　 当第1条sql执行完，第2条还没执行(A未提交时)，如果此时Ｂ查询自己的帐户，就会发现自己多了100元钱。如果A等B走后再回滚，B就会损失100元。

2、不可重复读

不可重复读指在一个事务内读取表中的某一行数据，多次读取结果不同。
　　例如银行想查询A帐户余额，第一次查询A帐户为200元，此时A向帐户内存了100元并提交了，银行接着又进行了一次查询，此时A帐户为300元了。银行两次查询不一致，可能就会很困惑，不知道哪次查询是准的。
　　不可重复读和脏读的区别是，脏读是读取前一事务未提交的脏数据，不可重复读是重新读取了前一事务已提交的数据。
　　很多人认为这种情况就对了，无须困惑，当然是后面的为准。我们可以考虑这样一种情况，比如银行程序需要将查询结果分别输出到电脑屏幕和写到文件中，结果在一个事务中针对输出的目的地，进行的两次查询不一致，导致文件和屏幕中的结果不一致，银行工作人员就不知道以哪个为准了。

3、虚读(幻读)

虚读(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。
　　如丙存款100元未提交，这时银行做报表统计account表中所有用户的总额为500元，然后丙提交了，这时银行再统计发现帐户为600元了，造成虚读同样会使银行不知所措，到底以哪个为准。

5.2、事务隔离性的设置语句

MySQL数据库共定义了四种隔离级别：

  1. Serializable(串行化)：可避免 **脏读、不可重复读、虚读（幻读）**情况的发生。
  2. Repeatable read(可重复读) - 默认的隔离级别：可避免脏读、不可重复读情况的发生。
  3. Read committed(读已提交)：可避免 脏读情况发生。
  4. Read uncommitted(读未提交)：最低级别，以上情况均无法保证。

mysql数据库查询当前事务隔离级别：select @@tx_isolation

*例如：*

mysql数据库默认的事务隔离级别是：Repeatable read(可重复读)

mysql数据库设置事务隔离级别：set transaction isolation level 隔离级别名

在java代码中使用：

        Connection connect = JdbcUtils.getConnection();//获取当前数据库的隔离级别System.out.println(connect.getTransactionIsolation());//设置数据库的隔离级别connect.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);//取消事务的自动提交connect.setAutoCommit(false);

事务隔离级别如何在java代码中使用

链接：【JDBC】ACID、四种隔离级别与Java代码实现【附源码】_java代码如何查看oracle当前事务隔离级别-CSDN博客

用户AA为用户BB转账，如果未考虑事务，可能会导致数据的不一致状态。
（1）未考虑事务之前的转账操作：
（此时若没有异常，则转账会成功，若有异常出现，转账操作就会在还没成功之前被迫结束，导致不一致）

//未考虑事务的转账操作，用户AA给用户BB转账100
@Test
public void test01(){String sql = "update user_table set balance = balance - 100 where user = ? ";updateTable(sql,"AA");
//        System.out.println(10/0);//模拟转账过程中出现的异常String sql1 = "update user_table set balance = balance + 100 where user = ? ";updateTable(sql1,"BB");
}
public void updateTable(String sql,Object...args) {Connection connect = null;PreparedStatement ps = null;try {//1.获取数据库的连接connect = JdbcUtils.getConnection();//2.预编译sql语句，返回prepareStatement的实例ps = connect.prepareStatement(sql);//3.填充占位符for(int i=0;i<args.length;i++){ps.setObject(i+1,args[i]);}//4.执行sqlps.execute();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//5.关闭资源JdbcUtils.closeConnection(ps,connect);}
}

（2）考虑事务之后的转账操作：
（我们取消数据库的默认提交操作，当转账操作成功结束时，对结果手动进行提交；若转账未结束时出现异常，我们可以对转账事务进行回滚操作，不管成功与否，数据总是一致的）

public void updateTable(Connection connect, String sql,Object...args) {PreparedStatement ps = null;try {//1.预编译sql语句，返回prepareStatement的实例ps = connect.prepareStatement(sql);//2.填充占位符for(int i=0;i<args.length;i++){ps.setObject(i+1,args[i]);}//3.执行sqlps.execute();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//4.关闭资源JdbcUtils.closeConnection(ps,null);}
}
//考虑事务之后的转账操作，用户AA给用户BB转账100
@Test
public void test02(){Connection connect = null;try {connect = JdbcUtils.getConnection();String sql = "update user_table set balance = balance - 100 where user = ? ";//1.取消事务的自动提交connect.setAutoCommit(false);updateTable(connect,sql,"AA");System.out.println(10/0);//模拟事务处理过程中出现的异常String sql1 = "update user_table set balance = balance + 100 where user = ? ";updateTable(connect,sql1,"BB");//2.事务正常结束后的提交connect.commit();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();try {//3.事务操作过程中出现异常时的回滚操作connect.rollback();} catch (SQLException throwables) {throwables.printStackTrace();}} finally {if (connect!=null){try {connect.close();} catch (SQLException throwables) {throwables.printStackTrace();}}}
}

若此时Connection没有被关闭，还可能被重复使用，则需要恢复其自动提交状态，主要针对数据库连接池时的操作。
setAutoCommit(true)。尤其是在使用数据库连接池技术时，执行close()方法前，建议恢复自动提交状态。

Java代码演示及隔离级别的设置

数据库中事务的隔离级别设置结束后，若重启数据库的服务，则所有的数据库设置都会变成默认。

/*** @author wds* @date 2021-12-14 9:38*/
public class TransactionTest01 {//模拟事务A对数据库中数据的查询操作@Testpublic void testTransactionSelect() throws Exception{Connection connect = JdbcUtils.getConnection();//获取当前数据库的隔离级别System.out.println(connect.getTransactionIsolation());//设置数据库的隔离级别connect.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);//取消事务的自动提交connect.setAutoCommit(false);String sql = "select user,password,balance from  user_table where user = ?";PreparedStatement ps = connect.prepareStatement(sql);User user = queryForTable(connect, User.class, sql, "CC");System.out.println(user);System.out.println(connect.getTransactionIsolation());}//模拟事务B对数据库中数据的修改操作@Testpublic void testTransactionUpdate() throws Exception {Connection connect = JdbcUtils.getConnection();//取消事务的自动提交connect.setAutoCommit(false);String sql = "update user_table set balance = ? where user = ?";updateTable(connect,sql,50000,"CC");//线程休眠15秒Thread.sleep(15000);System.out.println("修改结束...");}//考虑事务之后的通用的增删改操作public void updateTable(Connection connect, String sql,Object...args) {PreparedStatement ps = null;try {//1.预编译sql语句，返回prepareStatement的实例ps = connect.prepareStatement(sql);//2.填充占位符for(int i=0;i<args.length;i++){ps.setObject(i+1,args[i]);}//3.执行sqlps.execute();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {//4.关闭资源JdbcUtils.closeConnection(ps,null);}}//考虑事务之后不同数据表的通用的单行查询操作public <T> T queryForTable(Connection connect, Class<T> clazz, String sql,Object...args) {PreparedStatement ps = null;ResultSet resultSet = null;try {//1.预编译Sqlps = connect.prepareStatement(sql);for(int i=0;i<args.length;i++){ps.setObject(i+1,args[i]);}//2.执行sql操作resultSet = ps.executeQuery();//查询结果集的元数据ResultSetMetaData metaData = resultSet.getMetaData();//查询结果集的列数int columnCount = metaData.getColumnCount();if(resultSet.next()){//newInstance()只能调用无参构造方法，创建当前类的对象T t = clazz.newInstance();//返回结果集中的每一个列for(int i=0;i<columnCount;i++){//获取每个列的列值，通过resultSetObject columnValue = resultSet.getObject(i + 1);//通过ResultSetMetaData//获取每个列的列名String columnName = metaData.getColumnName(i + 1);//获取每个列的别名String columnLabel = metaData.getColumnLabel(i + 1);//通过反射，将对象指定名getColumnName的属性设置为指定的属性值：columnValueField field = clazz.getDeclaredField(columnLabel);field.setAccessible(true);field.set(t,columnValue);}return t;}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();} finally {JdbcUtils.closeConnection(ps,null,resultSet);}return null;}
}

5.3、使用MySQL数据库演示不同隔离级别下的并发问题

同时打开两个窗口模拟2个用户并发访问数据库

1、当把事务的隔离级别设置为read uncommitted时，会引发脏读、不可重复读和虚读

A窗口
　　　　set transaction isolation level read uncommitted; --设置A用户的数据库隔离级别为Read uncommitted(读未提交)
　　　　start transaction; --开启事务
　　　　select * from account; --查询A账户中现有的钱，转到B窗口进行操作
　　　　select * from account --发现a多了100元，这时候A读到了B未提交的数据（脏读）

B窗口
　　　　start transaction; --开启事务
　　　　update account set money=money+100 where name=‘A’;–不要提交，转到A窗口查询

2、当把事务的隔离级别设置为read committed时，会引发不可重复读和虚读，但避免了脏读

A窗口
　　　　set transaction isolation level read committed;
　　　　start transaction;
　　　　select * from account;–发现a帐户是1000元，转到b窗口
　　　　select * from account;–发现a帐户多了100,这时候，a读到了别的事务提交的数据，两次读取a帐户读到的是不同的结果（不可重复读）
　　B窗口
　　　　start transaction;
　　　　update account set money=money+100 where name=‘aaa’;
　　　　commit;–转到a窗口

3、当把事务的隔离级别设置为repeatable read(mysql默认级别)时，会引发虚读，但避免了脏读、不可重复读

A窗口
　　　　set transaction isolation level repeatable read;
　　　　start transaction;
　　　　select * from account;–发现表有4个记录，转到b窗口
　　　　select * from account;–可能发现表有5条记录，这时候发生了a读取到另外一个事务插入的数据（虚读）
　　B窗口
　　　　start transaction;
　　　　insert into account(name,money) values(‘ggg’,1000);
　　　　commit;–转到a窗口

4、当把事务的隔离级别设置为Serializable时，会避免所有问题

A窗口
　　　　set transaction isolation level Serializable;
　　　　start transaction;
　　　　select * from account; --转到b窗口

B窗口
　　　　start transaction;
　　　　insert into account(name,money) values(‘ggg’,1000); --发现不能插入，只能等待a结束事务才能插入

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