Java工程师面试1000题146-Spring支持的数据库事务传播属性和隔离级别
146、简介一下Spring支持的数据库事务传播属性和隔离级别
介绍Spring所支持的事务和传播属性之前，我们先了解一下SpringBean的作用域，与此题无关，仅做一下简单记录。
在Spring中，可以在
- singleton：在SpringIOC容器中仅存在一个bean实例，Bean以单实例的方式存在
- prototype：每次调用getBean()时都会返回一个新的实例
- request：每次HTTP请求都会创建一个新的Bean。该作用域仅适用于WebApplicationContext环境。
- session：同一个HTTP Session共享一个Bean，不同的HTTP Session使用不同的Bean。该作用域仅适用于WebApplicationContext环境。
介绍完Spring Bean的作用域之后，下面开始进入正题——Spring支持的数据库事务传播属性和隔离级别
1、事务的传播属性
首先我们先了解一下什么是事务的传播属性（传播行为）：当一个事务方法被被另一个事务方法调用时，必须指定事务应该如何传播。例如：方法可能继续在现有事务中运行，也可能开启一个新事务，并在自己的事务中运行。
事务的传播行为是由传播属性来指定的。
propagation：用来设置事务的传播行为：一个方法运行在了一个开启了事务的方法中时，当前方法是使用原来的事务，还是开启一个新的事务，这就是事务的传播行为。
比如：Propagation.REQUIRED：默认值，代表继续使用原来的事务；Propagation.REQUIRES_NEW：将原来的事务挂起，开启一个新的事务。最常用的事务传播属性就是REQUIRED和REQUIRES_NEW，下面就通过编程来进行测试。
首先，在数据库里面新建三张表：
CREATE DATABASE /*!32312 IF NOT EXISTS*/`location` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8 */;
USE `location`;
DROP TABLE IF EXISTS `account`;
CREATE TABLE `account` (
`id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`username` varchar(30) DEFAULT NULL,
`balance` float unsigned DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;
insert into `account`(`id`,`username`,`balance`) values (1,'HanZong',100);
DROP TABLE IF EXISTS `book`;
CREATE TABLE `book` (
`isbn` varchar(20) DEFAULT NULL,
`name` varchar(20) DEFAULT NULL,
`price` float DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
insert into `book`(`isbn`,`name`,`price`) values ('1001','Spring',60),('1002','SpringMVC',50);
DROP TABLE IF EXISTS `book_stock`;
CREATE TABLE `book_stock` (
`isbn` varchar(20) DEFAULT NULL,
`stock` int(11) DEFAULT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;
insert into `book_stock`(`isbn`,`stock`) values ('1001',100),('1002',100);然后，搭建Spring的开发环境，具体配置在这里不再讲解了，不是本知识点的重点。然后新建三个接口，三个实现类。
Cashier接口：
import java.util.List;
public interface Cashier {
//去结账的方法
void checkout(int userId, List isbns);
} 实现类：
import com.spring.transaction.BookShopService;
import com.spring.transaction.Cashier;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import java.util.List;
@Service("cashier")
public class CashierImpl implements Cashier {
@Autowired
private BookShopService bookShopService;
@Transactional
@Override
public void checkout(int userId, List isbns) {
for (String isbn : isbns){
//调用BookShopService中的买东西方法
bookShopService.purchase(userId,isbn);
}
}
}
BookShopService接口：
public interface BookShopService {
//定义一个买东西方法
void purchase(int userId,String isbn);
}实现类：
import com.spring.transaction.BookShopDao;
import com.spring.transaction.BookShopService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
@Service
public class BookShopServiceImpl implements BookShopService {
@Autowired
private BookShopDao bookShopDao;
@Transactional
@Override
public void purchase(int userId, String isbn) {
//1.获取要买的图书的价格
double bookPrice = bookShopDao.getBookPriceByIsbn(isbn);
System.out.println(bookPrice);
//2.更新图书的库存
bookShopDao.updateBookStock(isbn);
//3.更新用户的余额
bookShopDao.updateAccountBalance(userId, bookPrice);
double bookPriceByIsbn = bookShopDao.getBookPriceByIsbn(isbn);
System.out.println(bookPriceByIsbn);
}
}操作数据库的接口：
public interface BookShopDao {
//根据书号查询图书的价格
double getBookPriceByIsbn(String isbn);
//根据书号更新图书的库存，每次只买一本图书
void updateBookStock(String isbn);
//根据用户的id和图书的价格更新用户的账户余额
void updateAccountBalance(int userId, double bookPrice);
}
实现类：
import com.spring.transaction.BookShopDao;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Repository;
@Repository("bookShopDao")
public class BookShopDaoImpl implements BookShopDao {
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
@Override
public double getBookPriceByIsbn(String isbn) {
// 写sql语句
String sql = "select price from book where isbn = ?";
// 调用JdbcTemplate中的queryForObject方法
Double bookPrice = jdbcTemplate.queryForObject(sql, Double.class, isbn);
return bookPrice;
}
@Override
public void updateBookStock(String isbn) {
// 写sql语句
String sql = "update book_stock set stock = stock - 1 where isbn = ?";
// 调用JdbcTemplate中的update方法
jdbcTemplate.update(sql, isbn);
}
@Override
public void updateAccountBalance(int userId, double bookPrice) {
// 写sql语句
String sql = "update account set balance = balance - ? where id = ?";
// 调用JdbcTemplate中的update方法
jdbcTemplate.update(sql, bookPrice, userId);
}
}
介绍一下上面的接口和实现类，BookShopService接口里面有一个买东西的方法purchase()，Cashier里面有一个checkout()方法，结账的方法，checkout()方法要调用purchase()方法来实现功能，checkout()方法上面添加了声明式事务注解@Transactional，purchase()方法上面也添加了声明式事务注解@Transactional。checkout()方法调用了purchase()方法，两个方法都使用了事务，这时候在运行的时候，purchase()到底是使用自己的事务呢，还是使用checkout()的事务呢？这个就属于事务的传播行为！
事务的传播行为可以使用@Transactional注解里面的一个propagation属性来设置。propagation可以设置以下7种属性值。
我们来看一下啊，purchase()方法运行在checkout()方法里面，按照Spring默认的事务传播属性为REQUIRED,那么purchase()方法就应该使用checkout()方法的事务，checkout()方法里面有一个for循环，可能会调用多次purchase方法，根据事务的原子性，多次执行purchase()方法要么全部成功，要么全部失败。我们写一个测试方法：
public class TestTX {
//创建IOC容器对象
ApplicationContext ioc = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
@Test
public void testCashier(){
Cashier cashier = (Cashier) ioc.getBean("cashier");
//创建List
List isbns = new ArrayList<>();
isbns.add("1001");
isbns.add("1002");
//去结账
cashier.checkout(1,isbns);
}
}
测试程序中，我们创建一个ArrayList，里面添加两个图书id，一个是1001，一个是1002，代表我们将要购买的图书，图书的价格保存在数据库中book表中，1001的价格是60,1002的价格是50，另一张表book_store里面存放的是图书库存，1001库存100本，1002库存100本，最后一张表是用户表account，里面就只有一个用户，用户余额100元，这个余额在建表的时候必须要设置为unsigned的，不能成为负数，否则就没法测试了。
现在是账户余额只有100元，要同时买两本1001和1002，明显差10元。现在我们来测试一下，到底是一本也买不成功，还是可以买成功一本。根据事务传播行为，没有设置就代表默认值，默认值就是REQUIRED：如果有事务在运行，当前的方法就在这个事务内运行，否则就开启一个新的事务，并在自己的事务内运行。也就是说，现在买1001和买1002在同一个事务里面，根据事务的原子性，要么都完成，要么都不完成，现在我的余额是100，可以买成功1001，不能卖成功1002，到底最终的结果是什么呢？让我们运行测试程序。报了一个异常：
Caused by: com.mysql.jdbc.MysqlDataTruncation: Data truncation: Out of range value for column 'balance' at row 1
这句报异常就是由于在建表的时候把balance设置为unsigned的，使之不能成为负数。这不是我们关心的，我们关心的是数据库中库存和账户余额是否发生变化。我们刷新数据库表，发现余额没有改变，两本书都没有买成功。为什么会这样呢？我们再来分析一下。如果事务的传播行为是默认值的话，即我们没有在@Transactional注解里面设置，默认值就是REQUIRED，也就说是会使用checkout()方法原来的事务，虽然我们在purchase()上面也添加了事务，但是由于事务的传播行为是默认值，所以他会使用checkout()方法的事务，如果使用checkout()方法的事务，我们发现，在ArrayList里面有两本图书，买两本书调用的都是同一个purchase()方法，两次调用是在同一个事务里面，但是买完1001之后，再去买1002，失败了，根据事务的原子性，要么都完成，要么都不完成，所以，它要回滚事务，最终才造成了上面的结果。
那么，我们能不能让它买成功一本呢？可以，只需要把purchase()方法的事务传播行为改为REQUIRES_NEW。
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)同样运行测试程序，还是报“Data truncation: Out of range value for column 'balance' at row 1”异常，不管他，我们刷新数据库，观察账户余额，发现变为了40，再看一下库存，1001的库存变为了99,1002的库存没有变还是100。这就说明我们买成功了一本。由于我们把purchase()方法的事务传播行为改为REQUIRES_NEW，就是每次调用都要开启一个新事物，虽然checkout()也设置了事务，但是我不用你的，每次都用我自己的，这就是事务之间的隔离性，互相之间没有影响，所以我们买1001和买1002的时候用到的就不是同一个事务了，购买1002失败不会导致购买1001也失败。所以最终的结果就是1001买成功了，1002没有买成功。
小总结：
- REQUIRED传播行为：当bookService的purchase()方法被另外一个事务方法checkout()调用时，它会默认在现有的事务内运行。因此在checkout()方法的开始和结束内只有一个事务，这个事务只会在checkout()方法调用结束时被提交，那就导致用户一本都买不了。
- REQUIRES_NEW传播行为：表示该方法必须启动一个新的事务，并在自己的事务内运行，如果已经有在运行，就先把他挂起。
2、事务的隔离级别
在讲事务的隔离级别之前，我们先来看一下数据库事务并发问题：
假设现在有两个事务：Transaction01和Transaction02并发执行。
①脏读：当前事务读到了其他事务更新但是还没有提交的值（其他事务不回滚还好，其他事务回滚你读到的就是一个无效值）。
- Transaction01将某条记录的AEG值从20修改为30
- Transaction02读取了Transaction01更新后的值：30
- Transaction01回滚事务，AEG的值又恢复到了20
- Transaction02读取到的30就是一个无效的值
②不可重复读：
- Transaction01读取了AEG的值为20
- Transaction02将AEG的值修改为30
- Transaction01再次读取AEG值为30，和第一次读取结果不一致
③幻读：
- Transaction01读取了STUDENT表中的一部分数据
- Transaction02向STUDENT表中插入了新的行
事务的隔离级别：数据库系统必须具有隔离并发运行各个事务的能力，使它们不会相互影响，避免各种并发问题。一个事务与其他事务隔离的程度成为事务的隔离级别。SQL标准中规定了多种事务隔离级别，不同隔离级别对应不同的干扰程度，隔离级别越高，数据一致性就越好，但是并发性就越弱。
1、读未提交：READ UNCOMMITTED,允许Transaction01读取Transaction02未提交的修改。（脏读、不可重复读、幻读都有可能出现）
2、读已提交：READ COMMITTED，要求Transaction01只能读取Transaction02已经提交的修改。（脏读就可以避免了）
3、可重复读：REPEATABLE READ，确保Transaction01可以多次从一个字段读取到相同的值，即Transaction01执行期间禁止其他事务对这个字段进行更新。（脏读、不可重复读都不会出现了）
4、串行化：SERIALIZABLE,确保Transaction01可以多次从一个表中读取到相同的行，在Transaction01执行期间，禁止其他事务对这个表进行添加、更新、删除操作。可以避免所有并发问题，但是性能最低。（脏读、不可重复读、幻读都不可能出现）
各数据库产品对事务隔离级别的支持程度：
