我們在實際業(yè)務(wù)場景中,經(jīng)常會遇到數(shù)據(jù)頻繁修改讀取的問題。在同一時刻,不同的業(yè)務(wù)邏輯對同一個表數(shù)據(jù)進(jìn)行修改,
這種沖突很可能造成數(shù)據(jù)不可挽回的錯亂,所以我們需要用事務(wù)來對數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。
事務(wù)的概念
事務(wù)必須服從ACID原則。ACID指的是原子性(atomicity)、一致性(consistency)、隔離性(isolation)
和持久性(durability)。通俗理解,事務(wù)其實就是一系列指令的集合。
原子性:操作這些指令時,要么全部執(zhí)行成功,要么全部不執(zhí)行。只要其中一個指令執(zhí)行失敗,
所有的指令都執(zhí)行失敗,數(shù)據(jù)進(jìn)行回滾,回到執(zhí)行指令前的數(shù)據(jù)狀態(tài)。
一致性:事務(wù)的執(zhí)行使數(shù)據(jù)從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個狀態(tài),但是對于整個數(shù)據(jù)的完整性保持穩(wěn)定。
隔離性:在該事務(wù)執(zhí)行的過程中,無論發(fā)生的任何數(shù)據(jù)的改變都應(yīng)該只存在于該事務(wù)之中,
對外界不存在任何影響。只有在事務(wù)確定正確提交之后,才會顯示該事務(wù)對數(shù)據(jù)的改變。
其他事務(wù)才能獲取到這些改變后的數(shù)據(jù)。
持久性:當(dāng)事務(wù)正確完成后,它對于數(shù)據(jù)的改變是永久性的。
一、多個事務(wù)并發(fā)時可能遇到的問題
1. 第一類丟失更新(lost update): 在完全未隔離事務(wù)的情況下,兩個事物更新同一條數(shù)據(jù)資源,某一事物異常終止,回滾造成第一個完成的更新也同時丟失。
2. 臟讀(dirty read):如果第二個事務(wù)查詢到第一個事務(wù)還未提交的更新數(shù)據(jù),形成臟讀。
3. 虛讀(phantom read):一個事務(wù)執(zhí)行兩次查詢,第二次查詢比第一次多出或少一些數(shù)據(jù),造成兩次結(jié)果不一致。只是另一個事務(wù)在這兩次查詢中間插入或者刪除了數(shù)據(jù)造成的。
4. 不可重復(fù)讀(unrepeated read):一個事務(wù)兩次讀取同一行數(shù)據(jù),結(jié)果得到不同狀態(tài)結(jié)果,如中間正好另一個事務(wù)更新了該數(shù)據(jù),兩次結(jié)果相異,不可信任。
5. 第二類丟失更新(second lost updates):是不可重復(fù)讀的特殊情況,如果兩個事務(wù)都讀取同一行,然后兩個都進(jìn)行寫操作,并提交,第一個事務(wù)所做的改變就會丟失。
兩類更新丟失的舉例:
時間 | 取款事務(wù)A | 轉(zhuǎn)賬事務(wù)B |
---|---|---|
T1 | 開始事務(wù) | |
T2 | 開始事務(wù) | |
T3 | 讀余額為1000 | |
T4 | 取出100,余額改為900 | - |
T5 | 讀余額為1000 | |
T6 | 匯入100,余額改為1100 | |
T7 | 提交事務(wù),余額定為1100 | |
T8 | 撤銷事務(wù),余額改回1000 | - |
T9 | 最終余額1000,更新丟失 | - |
寫操作沒加“持續(xù)-X鎖”,沒能阻止事務(wù)B寫,發(fā)生了回滾覆蓋。
時間 | 轉(zhuǎn)賬事務(wù)A | 取款事務(wù)B |
---|---|---|
T1 | 開始事務(wù) | |
T2 | 開始事務(wù) | |
T3 | 讀余額為1000 | |
T4 | 讀余額為1000 | |
T5 | 取出100,余額改為900 | |
T6 | 提交事務(wù),余額定為900 | |
T7 | 匯入100,余額改為1100 | - |
T8 | 提交事務(wù),余額定為1100 | - |
T9 | 最終余額1100,更新丟失 | - |
寫操作加了“持續(xù)-X鎖”,讀操作加了“臨時-S鎖”,沒能阻止事務(wù)B寫,發(fā)生了提交覆蓋。
事務(wù)隔離級別:
為了解決數(shù)據(jù)庫事務(wù)并發(fā)運(yùn)行時的各種問題數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)提供四種事務(wù)隔離級別:
1. Serializable 串行化
2. Repeatable Read 可重復(fù)讀
3. Read Commited 可讀已提交
4. Read Uncommited 可讀未提交
并發(fā)控制:
1.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用不同的鎖類型來實現(xiàn)以上四種隔離級別,具體的實現(xiàn)過程對用戶是透明的。用戶應(yīng)該關(guān)心的是如何選擇合適的隔離級別。
2.對于多數(shù)應(yīng)用程序,可以優(yōu)先考慮把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的隔離級別設(shè)為Read Committed,它能夠避免臟讀,而且具有較好的并發(fā)性能。
3.每個數(shù)據(jù)庫連接都有一個全局變量@@tx_isolation,表示當(dāng)前的事務(wù)隔離級別。JDBC數(shù)據(jù)庫連接使用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)默認(rèn)的隔離級別。
4.在Hibernate的配置文件中可以顯示地設(shè)置隔離級別。每一種隔離級別對應(yīng)著一個正整數(shù)。
5.需要注意的是,在受管理環(huán)境中,如果Hibernate使用的數(shù)據(jù)庫連接來自于應(yīng)用服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)源,Hibernate不會改變這些連接的事務(wù)隔離級別。在這種情況下,應(yīng)該通過修改應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)源配置來修改隔離級別。
6.當(dāng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用Red Committed隔離級別時,會導(dǎo)致不可重復(fù)讀和第二類丟失更新的并發(fā)問題,在可能出現(xiàn)這種問題的場合??梢栽趹?yīng)用程序中采用悲觀鎖或樂觀鎖來避免這類問題。
悲觀鎖
正如其名,它指的是對數(shù)據(jù)被外界(包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù),以及來自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理)修改持保守態(tài)度,因此,在整個數(shù)據(jù)處理過程中,將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實現(xiàn),往往依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制(也只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性,否則,即使在本系統(tǒng)中實現(xiàn)了加鎖機(jī)制,也無法保證外部系統(tǒng)不會修改數(shù)據(jù))。
一個典型的依賴數(shù)據(jù)庫的悲觀鎖調(diào)用:select * from account where name=”Erica” for update這條 sql 語句鎖定了 account 表中所有符合檢索條件( name=”Erica” )的記錄。本次事務(wù)提交之前(事務(wù)提交時會釋放事務(wù)過程中的鎖),外界無法修改這些記錄。悲觀鎖,也是基于數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制實現(xiàn)。
在Hibernate使用悲觀鎖十分容易,但實際應(yīng)用中悲觀鎖是很少被使用的,因為它每次發(fā)送的SQL語句都會加上"for update"用于告訴數(shù)據(jù)庫鎖定相關(guān)數(shù)據(jù),大大限制了并發(fā)性:
樂觀鎖
相對悲觀鎖而言,樂觀鎖機(jī)制采取了更加寬松的加鎖機(jī)制。悲觀鎖大多數(shù)情況下依靠數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制實現(xiàn),以保證操作最大程度的獨(dú)占性。但隨之而來的就是數(shù)據(jù)庫性能的大量開銷,特別是對長事務(wù)而言,這樣的開銷往往無法承受。樂觀鎖機(jī)制在一定程度上解決了這個問題。樂觀鎖,大多是基于數(shù)據(jù)版本(Version)記錄機(jī)制實現(xiàn)。何謂數(shù)據(jù)版本?即為數(shù)據(jù)增加一個版本標(biāo)識,在基于數(shù)據(jù)庫表的版本解決方案中,一般是通過為數(shù)據(jù)庫表增加一個"version"字段來實現(xiàn)。
樂觀鎖的工作原理:讀取出數(shù)據(jù)時,將此版本號一同讀出,之后更新時,對此版本號加一。此時,將提交數(shù)據(jù)的版本數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫表對應(yīng)記錄的當(dāng)前版本信息進(jìn)行比對,如果提交的數(shù)據(jù)版本號大于數(shù)據(jù)庫表當(dāng)前版本號,則予以更新,否則認(rèn)為是過期數(shù)據(jù)。
Hibernate為樂觀鎖提供了3中實現(xiàn):
1. 基于version
2. 基于timestamp
3. 為遺留項目添加添加樂觀鎖 Hibernate為樂觀鎖提供了3中實現(xiàn)