jdbc-3-事务以及隔离性验证

Posted 2023-02-11 懒佯佯大哥

事务介绍

• 什么是事务？

  • 事务指的是由一系列操作，将系统从一个状态变化为另一个状态

• 事务的一致性？

  • 事务的一系列操作，要么全部成功，要么全部失败，不存在中间状态，称为事务性
  • 如果出现失败，则需要通过“回滚”rollback实现事务的一致性

• 数据一旦提交，则不可回滚

• 数据库事务注意点：

  • DDL操作一但执行，不可回滚
    • 即无法通过auto commit控制DDL操作
  • DML操作默认为自动提交，一旦commit，不可回滚
    • 可通过set auto_commit=false关闭自动提交
  • 连接关闭后，DML操作会被执行，不论是否有设置过auto commit
  • 故：如果需要实现事务，需要由同一个链接完成

• 注意事项：

  • 如果使用了数据库连接池，那么在连接使用完成后，需要将auto commit恢复原样。

ACID

• 事务的ACID特性：

  • 事务应该具有4个属性：原子性、一致性、隔离性、持久性。这四个属性通常称为ACID特性。
  • 原子性（atomicity）。一个事务是一个不可分割的工作单位，事务中包括的操作要么都做，要么都不做。
  • 一致性（consistency）。事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相*关的。
  • 隔离性（isolation）。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
  • 持久性（durability）。持久性也称永久性（permanence），指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

• 事务并发问题：

  • 脏读dirty read：无效数据的读出，一般是指由于t1事务回滚，导致t2事务读取的值停留在t1回滚之前的无效数据
  • 不可重复读non-repeatable read：t2事务开启期间，同一个查询命令却反回不同的查询结果
  • 幻读phantom read：幻读是指当事务不是独立执行时发生的一种现象。
    • 典型场景：有t1和t2两个事务（一般将autocommit置为false，便于手动控制、复现事务问题，否则一次提交事务就结束了，观察不到现象），t1和t2同时修改某一个结果集，导致结果不可控：比如t1将某一列的值+1，但是t2又新插入了一行值，那么t1和t2在提交后发现，t1会查到有一行没有+1。
  • 更新丢失lost update：
    • 第一类更新丢失，回滚覆盖：一个事务的回滚，覆盖了其它事务的提交
    • 第二类更新丢失，提交覆盖：一个事务的提交，覆盖了另一个事务的提交

• 数据库的事务能力：

  • 数据库需要有隔离运行各个事务的能力，避免出现并发问题
  • 事务之间的隔离程度，称为隔离级别，数据库里存在多种隔离级别。
    • 但隔离级别和并发型成反比：隔离性越高（一致性越好），但隔离性越弱

• 隔离级别：

  • 一般，选择第2、3隔离级别：READ COMMITED、REPEATABLE READ
    

mysql设置隔离级别的操作：

查看隔离级别

• SHOW VARIABLES WHERE Variable_name LIKE ‘%iso%’;
• select @@tx_isolation; 查看隔离级别：当前正在生效的隔离级别
• select @@global.tx_isolation; 查看全局隔离级别
• select @@session.tx_isolation;查看会话隔离级别
• global和session区别：
  • global：
    • 范围：全局生效（包括所有session），正在运行中的session不受到影响。
    • 权限：只有超级用户才能修改
    • 查看：需要登录退出，才能看到变化
  • session：
    • 范围：当前session（一次链接、一次cmd窗口）的所有事务，重新登录/连接后失效
    • 权限：都可修改
    • 查看：立马可查到：通过@@tx_isolation或者@@
  • 省略不写时
    • 范围：表示当前session的下一次(当前事务不受影响)事务生效
    • 权限：都可修改
    • 查看：查不到
• 注意：数据库重启后，所有的隔离设置都会失效
• 官方文档：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/server-system-variables.html#sysvar_tx_isolation
• 注意：5.x版本时，transaction_isolation是tx_isolation的别名
  • transaction_isolation was added in MySQL 5.7.20 as an alias for tx_isolation, which is now deprecated and is removed in MySQL 8.0. Applications should be adjusted to use transaction_isolation in preference to tx_isolation. See the description of transaction_isolation for details.

mysql> SHOW VARIABLES WHERE Variable_name LIKE '%iso%';
+-----------------------+-----------------+
| Variable_name         | Value           |
+-----------------------+-----------------+
| transaction_isolation | REPEATABLE-READ |
| tx_isolation          | REPEATABLE-READ |
+-----------------------+-----------------+
2 rows in set (0.01 sec)

mysql> select @@tx_isolation;
+-----------------+
| @@tx_isolation  |
+-----------------+
| REPEATABLE-READ |
+-----------------+
1 row in set, 1 warning (0.01 sec)

mysql> select @@global.tx_isolation;
+-----------------------+
| @@global.tx_isolation |
+-----------------------+
| REPEATABLE-READ       |
+-----------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> select @@session.tx_isolation;
+------------------------+
| @@session.tx_isolation |
+------------------------+
| REPEATABLE-READ        |
+------------------------+
1 row in set, 1 warning (0.00 sec)

mysql> mysql> select @@xx.tx_isolation;
ERROR 1272 (HY000): Variable 'tx_isolation' is not a variable component (can't be used as XXXX.variable_name)

修改隔离级别，查看生效范围—打开两个窗口

• 语法：MySQL 提供了 SET TRANSACTION 语句，该语句可以改变单个会话或全局的事务隔离级别。语法格式如下：
  • SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE
  • 示例1：set global transaction isolation level READ UNCOMMITTED;：全局
  • 示例2：set transaction isolation level READ UNCOMMITTED;：下一次事务
• 默认为：REPEATABLE-READ

测试修改隔离级别：— 需要开启两个事务观察

• 测试global修改：
  

• 测试session级别修改：

验证不同级别的隔离性问题：— 需要开启两个事务观察

• READ UNCOMMITTED：
  

• READ COMMITTED：
  

• REPEATABLE READ：没有复现出来，有点奇怪：从官网的描述来看，在该模式下，只要读了一次，那就会形成一个副本，但是没有提及幻读：

  • 官网：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/glossary.html#glos_consistent_read
  • 幻读的场景比较复杂，涉及到数据库锁相关的知识，目前未复现出来：https://blog.csdn.net/zl1zl2zl3/article/details/90755790
  • 待后续对sql的锁进行分析后再看，目前已知的是：mysql的innodb引擎一定程度上解决了幻读的问题

java代码测试隔离性：

• 场景：这里只列出“读未提交+脏读”场景
• 代码：测试场景参见下面代码里的注释

package PreparedStatementTest;

import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import utils.ConnGetUtil;

import java.sql.*;

/**
 * 测试隔离级别
 */
public class TestIsolation 

    private Connection connection;
    private PreparedStatement preparedStatement;
    private ResultSet resultSet;

    @Before
    public void setConnection() 
        try 
            connection = ConnGetUtil.getConnection();
         catch (Exception e) 
            System.out.println("获取连接失败");
            e.printStackTrace();
        
    

    @After
    public void close() 
        ConnGetUtil.closeConnection(connection, preparedStatement, resultSet);
    

    /**
     * t1事务进程
     *  验证场景：
     *      t1用例和t2用例同时执行，重现脏读的场景：
     *          t1事务：开启事务下，先更新balance，然后回滚rollback掉
     *          t2事务：开启事务下，每隔3s查询一次balance
     *  验证结果：
     *      可以观察到t2事务的balance在变化，出现了脏读场景
     *      
     *  备注：幻读、不可重复读暂时不管
     */
    @Test
    public void t1() throws Exception 
        // 4种隔离级别：1为读未提交、2位读已提交、4为可重复读、8为串行化读
        connection.setTransactionIsolation(1);
        connection.setAutoCommit(false);
        String sql = "update user_table set balance=9999 where user='lisi'";
        preparedStatement = connection.prepareStatement(sql);
        preparedStatement.execute();
        Thread.sleep(1000 * 5); // 15s
        connection.rollback(); // 回滚
    

    /**
     * t2事务
     */
    @Test
    public void t2() throws Exception 
        // 4种隔离级别：1为读未提交、2位读已提交、4为可重复读、8为串行化读
        connection.setTransactionIsolation(1);
        connection.setAutoCommit(false);
        preparedStatement = connection.prepareStatement("select balance from user_table where user='lisi'");
        for (int i = 0; i < 10; i++) 
            Thread.sleep(1000 * 3);
            ResultSet resultSet = preparedStatement.executeQuery();
            if (resultSet.next()) 
                int anInt = resultSet.getInt(1);
                System.out.println("查询到balance为：" + anInt);
            
        
    

• t2事务的输出：可以看到，在事务开启之间，查到的balance值是在不断变化，出现了脏读现象

查询到balance为：3333
查询到balance为：3333
查询到balance为：9999
查询到balance为：9999
查询到balance为：9999
查询到balance为：9999
查询到balance为：9999
查询到balance为：3333
查询到balance为：3333
查询到balance为：3333

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• 参考1：mysql 5.x版本的发布文档：https://dev.mysql.com/doc/relnotes/mysql/5.7/en/
• 参考2：https://www.jb51.net/article/182017.htm