事务

所谓事务,它是一个操作序列,这些操作要么都执行,要么都不执行,它是一个不可分割的工作单位。

事务的ACID特性

数据库事务必须具备ACID特性,ACID是Atomic(原子性)、Consistency(一致性)、Isolation(隔离性)和Durability(持久性)的英文缩写。

  1. 原子性(Atomic):组成一个事务的多个数据库操作是一个不可分割的原子单元;只有所有操作执行成功,整个事务才提交,其中一个操作失败,都必须回滚到初始状态。
  2. 一致性(Consistency):事务操作成功后数据库所处的状态和它的业务规则是一致的;(即数据总额不会被破坏。如A账户转账100到B账户,无论操作成功与否,A和B的存款总额是不变的)
  3. 隔离性(Isolation):在并发数据操作时,不同的事务拥有各自的数据空间,它们的操作不会对彼此产生干扰。(并非是完全无干扰,根据数据库的隔离级别,会产生不同程度的干扰)
  4. 持久性(Durability):一旦事务提交成功,事务中的数据操作都必须持久化到数据库中;就算数据库崩溃,也必须保证有某种机制恢复。

在这些特性中,数据“一致性”是最终目标,其他的特性都是为了达到这个目标的措施和手段。

特性实现

事务的(ACID)特性是由关系数据库管理系统(RDBMS,数据库系统)来实现的。数据库管理系统采用日志来保证事务的原子性、一致性和持久性。日志记录了事务对数据库所做的更新,如果某个事务在执行过程中发生错误,就可以根据日志,撤销事务对数据库已做的更新,使数据库退回到执行事务前的初始状态。
  数据库管理系统采用锁机制来实现事务的隔离性。当多个事务同时更新数据库中相同的数据时,只允许持有锁的事务能更新该数据,其他事务必须等待,直到前一个事务释放了锁,其他事务才有机会更新该数据。

事务隔离级别

  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。
    每种数据库的默认隔离级别是不同的,例如SQL Server、Oracle默认Read Commited,MySQL默认Repeatable Read。
    另外四个与JDBC的隔离级别相对应,不同的隔离级别采用不同的锁类型来实现,在四种隔离级别中,Serializable的隔离级别最高,Read Uncommited的隔离级别最低。
  2. ISOLATION_READ_UNCOMMITTED:读未提交数据,这是事务最低的隔离级别,在并发的事务中,它充许一个事务可以读到另一个事务未提交的更新数据。(会出现脏读,不可重复读和幻读)
  3. ISOLATION_READ_COMMITTED:读已提交数据,保证在并发的事务中,一个事务修改的数据提交后才能被另外一个事务读取到。(会出现不可重复读和幻读)
  4. ISOLATION_REPEATABLE_READ:可重复读,这种事务隔离级别可以防止脏读,不可重复读。但是可能出现幻读。一般是采用“快照”的方式来实现的。
  5. ISOLATION_SERIALIZABLE:事务被处理为顺序执行。这是花费最高,但也是最可靠的事务隔离级别。能有效的避免脏读、不可重复读、幻读。
查看InnoDB系统级别的事务隔离级别:
SELECT @@global.tx_isolation;

查看InnoDB会话级别的事务隔离级别:
SELECT @@tx_isolation;

脏读、不可重复读、幻读的概念

  1. 脏读:一个事务读取到另一事务未提交的更新新据。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也可能是不正确的。
  2. 不可重复读:在同一事务中,多次读取同一数据返回的结果有所不同。换句话说就是,后续读取可以读到另一事务已提交的更新数据。相反,“可重复读”在同一事务中多次读取数据时,能够保证所读数据一样,也就是,后续读取不能读到另一事务已提交的更新数据。
  3. 幻读:事务T1执行一次查询,然后事务T2新插入一行记录,这行记录恰好可以满足T1所使用的查询的条件。然后T1又使用相同的查询再次对表进行检索,但是此时却看到了事务T2刚才插入的新行。这个新行就称为“幻像”,因为对T1来说这一行就像突然出现的一样。

PROPAGATION(事务传播属性)

  1. PROPAGATION_REQUIRED:支持当前事务,如果当前没有事务,就新建一个事务。也就是说业务方法需要在一个事务中运行,如果业务方法被调用时,调用业务方法的行为(方法)已经处在一个事务中,那么就加入到该事务,否则为自己创建一个新的事务。(默认传播属性)
  2. PROPAGATION_SUPPORTS:支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。也就是说如果业务方法在某个事务范围内被调用,则该方法成为该事务的一部分。如果业务方法在事务范围外被调用,则该方法在没有事务的环境下执行。
  3. PROPAGATION_MANDATORY:支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。也就是说业务方法只能在一个已经存在的事务中执行,业务方法不能发起自己的事务。如果业务方法在没有事务的环境下被调用,容器就会抛出例外。
  4. PROPAGATION_REQUIRESNEW:新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。也就是说业务方法被调用时,不管是否已经存在事务,业务方法总会为自己发起一个新的事务。如果调用业务方法的行为(方法)已经运行在一个事务中,则原有事务会被挂起,新的事务会被创建,直到业务方法执行结束,新事务才算结束,原先的事务才会恢复执行。
  5. PROPAGATION_NOT_SUPPORTED:以非事务方式执行,如果当前存在事务,就把当前事务挂起。也就是说业务方法不需要事务。如果方法没有被关联到一个事务中,容器不会为它开启事务。如果方法在一个事务中被调用,该事务会被挂起,在方法调用结束后,原先的事务便会恢复执行。
  6. PROPAGATION_NEVER:以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。也就是说业务方法绝对不能在事务范围内执行。如果业务方法在某个事务中执行,容器会抛出例外,只有业务方法没有关联到任何事务,才能正常执行。
  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REQUIRED属性执行。它使用了一个单独的事务, 这个事务拥有多个可以回滚的保存点。内部事务的回滚不会对外部事务造成影响。它只对DataSourceTransactionManager事务管理器起效。

MySQL Innodb 如何避免幻读

对于Innodb,Repeatable Read (RR) 针对当前读,RR隔离级别保证对读取到的记录加锁 (记录锁),同时保证对读取的范围加锁,新的满足查询条件的记录不能够插入 (间隙锁),不存在幻读现象。
mysql innodb引擎的实现,跟标准有所不同。

大致意思就是,在 RR 级别下,如果查询条件能使用上唯一索引,或者是一个唯一的查询条件,那么仅加行锁,如果是一个范围查询,那么就会给这个范围加上 gap 锁或者 next-key锁 (行锁+gap锁)。
从这句话的理解来看,和文章里的解释一样,由于 RR 级别对于范围会加 GAP 锁,这个和 sql 的标准是有一些差异的。

MySQL InnoDB的可重复读并不保证避免幻读,需要应用使用加锁读来保证。而这个加锁度使用到的机制就是next-key locks。

最终结论

Innodb 的 RR 隔离界别对范围会加上 GAP,理论上不会存在幻读,但是是否有例外呢,这个还需要进一步求证。

快照读和当前读

在RR级别中,通过MVCC机制,虽然让数据变得可重复读,但我们读到的数据可能是历史数据,是不及时的数据,不是数据库当前的数据!
对于这种读取历史数据的方式,我们叫它快照读 (snapshot read),而读取数据库当前版本数据的方式,叫当前读 (current read)。

事务原理

事务的实现是基于数据库的存储引擎。不同的存储引擎对事务的支持程度不一样。MySQL中支持事务的存储引擎有innoDB和NDB。innoDB是MySQL默认的存储引擎,默认的隔离级别是RR,并且在RR的隔离级别下更进一步,通过多版本并发控制(MVCC,Multiversion Concurrency Control )解决不可重复读问题,加上间隙锁(也就是并发控制)解决幻读问题。因此innoDB的RR隔离级别其实实现了串行化级别的效果,而且保留了比较好的并发性能。 事务的隔离性是通过锁实现,而事务的原子性、一致性和持久性则是通过事务日志实现。说到事务日志,不得不说的就是redo和undo。

redo log

在innoDB的存储引擎中,事务日志通过重做(redo)日志和innoDB存储引擎的日志缓冲(InnoDB Log Buffer)实现。事务开启时,事务中的操作,都会先写入存储引擎的日志缓冲中,在事务提交之前,这些缓冲的日志都需要提前刷新到磁盘上持久化,这就是DBA们口中常说的“日志先行”(Write-Ahead Logging)。
当事务提交之后,在Buffer Pool中映射的数据文件才会慢慢刷新到磁盘。此时如果数据库崩溃或者宕机,那么当系统重启进行恢复时,就可以根据redo log中记录的日志,把数据库恢复到崩溃前的一个状态。未完成的事务,可以继续提交,也可以选择回滚,这基于恢复的策略而定。

undo log

undo log主要为事务的回滚服务。在事务执行的过程中,除了记录redo log,还会记录一定量的undo log。undo log记录了数据在每个操作前的状态,如果事务执行过程中需要回滚,就可以根据undo log进行回滚操作。单个事务的回滚,只会回滚当前事务做的操作,并不会影响到其他的事务做的操作。

所以,redo log其实保障的是事务的持久性和一致性,而undo log则保障了事务的原子性。

分布式事务

分布式事务的实现方式有很多,既可以采用innoDB提供的原生的事务支持,也可以采用消息队列来实现分布式事务的最终一致性。这里我们主要聊一下innoDB对分布式事务的支持。

MySQL的分布式事务模型。模型中分三块:应用程序(AP)、资源管理器(RM)、事务管理器(TM)。

•	应用程序定义了事务的边界,指定需要做哪些事务;
•	资源管理器提供了访问事务的方法,通常一个数据库就是一个资源管理器;
•	事务管理器协调参与了全局事务中的各个事务。

分布式事务采用两段式提交(two-phase commit)的方式。

•	第一阶段所有的事务节点开始准备,告诉事务管理器ready。
•	第二阶段事务管理器告诉每个节点是commit还是rollback。

如果有一个节点失败,就需要全局的节点全部rollback,以此保障事务的原子性。

来自:http://www.cnblogs.com/zhiqian-ali/p/5668199.html

参考资料

数据库 事务的特性ACID

mysql隔离级别及事务传播

五分钟搞清楚MySQL事务隔离级别

你可能感兴趣的:(Spring,Interview,Database,数据库,分布式,mysql,事务)