事务及四大特性

什么是事务?

数据库事务(Database Transaction)，是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，要么完全地执行，要么完全地不执行。

简单的说：事务就是将一堆的SQL语句(通常是增删改操作)绑定在一起执行，要么都执行成功，要么都执行失败，即都执行成功才算成功，否则就会恢复到这堆SQL执行之前的状态。

下面以银行转账为例，张三转100块到李四的账户，这至少需要两条SQL语句：

• 给张三的账户减去100元；

update 账户表 set money=money-100 where name='张三';

• 给李四的账户加上100元。

update 账户表 set money=money+100 where name='李四';

如果在第一条SQL语句执行成功后，在执行第二条SQL语句之前，程序被中断了（可能是抛出了某个异常，也可能是其他什么原因），那么李四的账户没有加上100元，而张三却减去了100元，在现实生活中这肯定是不允许的。

如果在转账过程中加入事务，则整个转账过程中执行的所有SQL语句会在一个事务中，而事务中的所有操作，要么全都成功，要么全都失败，不可能存在成功一半的情况。

也就是说给张三的账户减去100元如果成功了，那么给李四的账户加上100元的操作也必须是成功的；否则，给张三减去100元以及给李四加上100元都是失败的。

事务的四大特性

事务的四大特性(ACID)是：
(1)原子性（Atomicity）：事务中所有操作是不可再分割的原子单位。事务中所有操作要么全部执行成功，要么全部执行失败。

(2)一致性（Consistency）：事务执行后，数据库状态与其它业务规则保持一致。如转账业务，无论事务执行成功与否，参与转账的两个账户金额之和在事务前后应该是保持不变的。

张三：1000	1000-500=500		1000
李四：1000	1000+500=1500 		1000

(3)隔离性（Isolation）：隔离性是指在并发操作中，不同事务之间应该隔离开来，使每个并发中的事务不会相互干扰。也就是说，在事中务查看数据更新时，数据所处的状态要么是另一事务修改它之前的状态，要么是另一事务修改它之后的状态，事务不会查看到中间状态的数据。例如：在A事务中，查看另一B事务(正在修改张三的账户金额)中张三的账户金额，要查看到B事务之前的张三的账户金额，要么查看到B事务之后张三的账户金额。

事务1: 查询A、B账户金额之和（1000+1000、500+1500、1000+1000）
事务2: A转账给B 500元
		A - 500 = 500
		B + 500 = 1500		

(4)持久性（Durability）：一旦事务提交成功，事务中所有的数据操作都必须被持久化到数据库中，即使提交事务后，数据库马上崩溃，在数据库重启时，也必须能保证通过某种机制恢复数据。

开启事务---A给B转账500元
A: 1000 - 500 = 500	(成功了)	在日志中记录,事务成功,A账户金额更新为500
B: 1000 + 500 = 1500 (成功了)	在日志中记录,事务成功,B账户金额更新为1500
结束事务---回滚/提交

MySQL中的事务

在默认情况下，MySQL每执行一条SQL语句，都是一个单独的事务。因为底层在执行SQL语句之前会自动开启事务，在SQL语句执行完后，会立即结束事务！
如果需要在一个事务中包含多条SQL语句，那么需要手动开启事务和结束事务。

• 开启事务：start transaction；

• 结束事务：commit（提交事务）或 rollback（回滚事务）。

在执行SQL语句之前，先执行 strat transaction，这就开启了一个事务（事务的起点），然后可以去执行多条SQL语句，最后要结束事务，commit表示提交，即事务中的多条SQL语句所做出的影响会持久化到数据库中。或者rollback，表示回滚，即回滚到事务的起点，之前做的所有操作都被撤消了！

下面演示A账户给B账户转账的例子
准备数据：

-- 1、创建数据库jt_db数据库(如果不存在才创建)
create database if not exists jt_db charset utf8;
use jt_db; -- 选择jt_db数据库
-- 2、在 jt_db 库中创建 acc 表(银行账户表),要求有id(主键),name(姓名),money(账户金额)
drop table if exists acc;
create table acc(
    id int primary key auto_increment,
    name varchar(50),
    money double
);
-- 3、往 acc 表中, 插入2条记录
insert into acc values(null,'A',1000);
insert into acc values(null,'B',1000);
-- 查询acc表中的所有记录
select * from acc;

下面分别演示事务开启及执行一系列SQL之后，回滚事务、提交事务及中断操作的效果。
– rollback（回滚事务）：

-- 查询acc账户表中A和B的金额
select * from acc;
-- 开启事务
start transaction;
-- 开始转账，A账户减去100元
update acc set money=money-100 where name='A';
-- 查询acc账户表中A和B的金额
select * from acc;
-- B账户增加100元
update acc set money=money+100 where name='B';
-- 查询acc账户表中A和B的金额
select * from acc;
-- 回滚事务
rollback;
-- 再次查询acc账户表中A和B的金额
select * from acc;

– commit（提交事务）：将上面的操作再做一次，最后将rollback替换为commit，即提交事务

commit;

– 中断操作：将上面的操作再做一次，最后将rollback替换为quit，即中断操作

quit;

事务并发读问题

多个事务对相同的数据同时进行操作，这叫做事务并发。

在事务并发时，如果没有采取必要的隔离措施，可能会导致各种并发问题，破坏数据的完整性等。这些问题中，其中有三类是读问题，分别是：脏读、不可重复读、幻读。

(1)脏读（dirty read）：在一个事务中，读取到另一个事务未提交更新的数据，即读取到了脏数据；

例如：在一个事务中，A给B转账100元但未提交事务，在另一事务中B查询账户金额，查询到了A未提交更新的数据，我们称之为脏读。

提示：需要将数据库的事务隔离级别设置为最低，才能够看到脏读现象
事务1：开启事务; A - 100 = 900; B + 100 = 1100; (没有提交事务)
事务2：开启事务; 查询B账户的金额 1100, 这个过程叫做脏读, 1100就是一个脏数据

(2)不可重复读（unrepeatable read）：对同一记录的两次读取结果不一致，因为在两次查询期间，有另一事务对该记录做了修改（是针对修改操作）

例如：在事务1中，前后两次查询A账户的金额，在两次查询之间，另一事物2对A账户的金额做了修改（并且也提交了事务），此种情况可能会导致事务1中，前后两次查询的结果不一致。这就是不可重复读。

事务1：开启事务---
	第一次读取A账户的金额：1000
	第二次读取A账户的金额：900
事务2：开启事务---
	A账户 - 100 = 900;
	提交事务---

(3)幻读（虚读）（phantom read）：对同一张表的两次查询结果不一致，因为在两次查询期间，有另一事务进行了插入或者是删除操作(是针对插入或删除操作)；

事务1：开启事务---
	select * from acc where id=3;//不存在id为3的记录
	insert into acc value(3,'C',2000);
	select * from acc where id=3;//存在id为3的记录
事务2：开启事务---
	insert into acc value(3,'C',2000);
	提交事务---

注意:mysql默认的是不允许出现脏读和不可重复读，所以在下面演示之前需要设置mysql允许出现脏读、不可重复读等。

set tx_isolation='read-uncommitted'; -- 设置mysql的事务隔离级别

1、脏读示例：

-- 在窗口1中，开启事务，执行A给B转账100元
set tx_isolation='read-uncommitted'; -- 允许脏读、不可重复读、幻读
use jt_db; -- 选择jt_db库
start transaction; -- 开启事务
update acc set money=money-100 where name='A';
update acc set money=money+100 where name='B';
-- 在窗口2中，开启事务，查询B的账户金额
set tx_isolation='read-uncommitted'; -- 允许脏读、不可重复读、幻读
use jt_db; -- 选择jt_db库
start transaction; -- 开启事务
select * from acc where name='B'; -- 出现脏数据
-- 切换到窗口1，回滚事务，撤销转账操作。
rollback; -- 回滚事务
-- 切换到窗口2，查询B的账户金额
select * from acc where name='B';

在窗口2中，B看到自己的账户增加了100元（此时的数据A操作事务并未提交），此种情况称之为"脏读"。

2、不可重复读示例：

-- 在窗口1中，开启事务，查询A账户的金额
set tx_isolation='read-uncommitted'; -- 允许脏读、不可重复读、幻读
use jt_db; -- 选择jt_db库
start transaction; -- 开启事务
select * from acc where name='A';
-- 在窗口2中，开启事务，查询A的账户金额减100
set tx_isolation='read-uncommitted'; -- 允许脏读、不可重复读、幻读
use jt_db; -- 选择jt_db库
start transaction; -- 开启事务
update acc set money=money-100 where name='A'; -- A账户减去100
select * from acc where name='A';
commit; -- 提交事务
-- 切换到窗口1，再次查询A账户的金额。
select * from acc where name='A'; -- 前后查询结果不一致

在窗口1中，前后两次对同一数据(账户A的金额)查询结果不一致，是因为在两次查询之间，另一事务对A账户的金额做了修改。此种情况就是"不可以重复读"

3、幻读示例：

-- 在窗口1中，开启事务，查询账户表中是否存在id=3的账户
set tx_isolation='read-uncommitted'; -- 允许脏读、不可重复读、幻读
use jt_db; -- 选择jt_db库
start transaction; -- 开启事务
select * from acc where id=3;
-- 在窗口2中，开启事务，往账户表中插入了一条id为3记录，并提交事务。
-- 设置mysql允许出现脏读、不可重复度、幻读
set tx_isolation='read-uncommitted';
use jt_db; -- 选择jt_db库
start transaction; -- 开启事务
insert into acc values(3, 'C', 1000);
commit; -- 提交事务
-- 切换到窗口1，由于上面窗口1中查询到没有id为3的记录，所以可以插入id为3的记录。
insert into acc values(3, 'C', 1000); -- 插入会失败!

在窗口1中，查询了不存在id为3的记录，所以接下来要执行插入id为3的记录，但是还未执行插入时，另一事务中插入了id为3的记录并提交了事务，所以接下来窗口1中执行插入操作会失败。

探究原因，发现账户表中又有了id为3的记录（感觉像是出现了幻觉）。这种情况称之为"幻读"

以上就是在事务并发时常见的三种并发读问题，那么如何防止这些问题的产生？

可以通过设置事务隔离级别进行预防。

事务隔离级别

事务隔离级别分四个等级，在相同数据环境下，对数据执行相同的操作，设置不同的隔离级别，可能导致不同的结果。不同事务隔离级别能够解决的数据并发问题的能力也是不同的。

set tx_isolation='read-uncommitted';

1、READ UNCOMMITTED（读未提交数据）

安全性最差，可能出现任何事务并发问题(比如脏读、不可以重复读、幻读等)

但性能最好（不使用!!）

2、READ COMMITTED（读已提交数据）（Oracle默认）

安全性较差

性能较好

可以防止脏读，但不能防止不可重复读，也不能防止幻读；

3、REPEATABLE READ（可重复读）（MySQL默认）

安全性较高

性能较差

可以防止脏读和不可重复读，但不能防止幻读问题；

4、SERIALIZABLE（串行化）

安全性最高，不会出现任何并发问题，因为它对同一数据的访问是串行的，非并发访问；

性能最差；(不使用!!)

MySQL的默认隔离级别为REPEATABLE READ，即可以防止脏读和不可重复读

设置隔离级别(了解)

0、MySQL查询当前的事务隔离级别

select @@tx_isolation;

1、MySQL设置事务隔离级别（了解）

(1) set tx_isolation=‘read-uncommitted’;

安全性最差，容易出现脏读、不可重复读、幻读，但性能最高

(2) set tx_isolation=‘read-committed’;

安全性一般，可防止脏读，不能防止不可重复读、幻读

(3) set tx_isolation=‘repeatable-read’;

安全性较好，可防止脏读、不可重复读，但不能防止幻读

(4) set tx_isolation=‘serialiable’;

安全性最好，可以防止一切事务并发问题，但是性能最差。

2、JDBC设置事务隔离界别

JDBC中通过Connection提供的方法设置事务隔离级别：

Connection.setTransactionIsolation(int level)

参数可选值如下：

Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED 1（读未提交数据）
Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED 2（读已提交数据）
Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ 4（可重复读）
Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE 8（串行化）
Connection.TRANSACTION_NONE 0（不使用事务）

提示：在开发中，一般情况下不需要修改事务隔离级别

3、JDBC中实现转账例子

提示：JDBC中默认是自动提交事务，所以需要关闭自动提交，改为手动提交事务

也就是说, 关闭了自动提交后, 事务就自动开启, 但是执行完后需要手动提交或者回滚!!

(1)执行下面的程序，程序执行没有异常，转账成功！A账户减去100元，B账户增加100元。

(2)将第4步、5步中间的代码放开，再次执行程序，在转账过程中抛异常，转账失败！由于事务回滚，所以A和B账户金额不变。

public static void main(String[] args) throws SQLException {
    Connection conn = null;
    Statement stat = null;
    ResultSet rs = null;
    try {
        //1.获取连接
        conn = JdbcUtil.getConn();
        //2.关闭JDBC自动提交事务（默认开启事务）
        conn.setAutoCommit(false);
        //3.获取传输器
        stat = conn.createStatement();
        /* ***** A给B转账100元 ***** */
        //4.A账户减去100元
        String sql = "update acc set money=money-100 where name='A'";
        stat.executeUpdate(sql);
        //int i = 1/0; // 让程序抛出异常，中断转账操作
        //5.B账户加上100元
        sql = "update acc set money=money+100 where name='B'";
        stat.executeUpdate(sql);
        //6.手动提交事务
        conn.commit();
        System.out.println("转账成功！提交事务...");
    } catch (Exception e) {
    	e.printStackTrace();
    	//一旦其中一个操作出错都将回滚，使两个操作都不成功
    	conn.rollback();
   		System.out.println("执行失败！回滚事务...");
    } finally{
    	JdbcUtil.close(conn, stat, rs);
    }
}