深入理解数据库事务（超详细）

一、事务的介绍

事务是一组操作的集合，事务会把所有操作作为一个整体一起向系统提交或撤销操作请求，即这些操作要么同时成功，要么同时失败。

二、事务的基本操作

2.1 事务操作方式一

例子：转账场景（张三向李四转账）

-- 1. 查询张三账户余额

select * from account where name = '张三';

-- 2. 将张三账户余额-1000

update account set money = money - 1000 where name = '张三';

-- 此语句出错后张三钱减少但是李四钱没有增加

模拟sql语句错误

-- 3. 将李四账户余额+1000

update account set money = money + 1000 where name = '李四';

-- 查看事务提交方式

SELECT @@AUTOCOMMIT;

-- 设置事务提交方式，1为自动提交，0为手动提交，该设置只对当前会话有效

SET @@AUTOCOMMIT = 0;

-- 提交事务

COMMIT;

-- 回滚事务

ROLLBACK;

-- 设置手动提交后上面代码改为：

select * from account where name = '张三';

update account set money = money - 1000 where name = '张三';

update account set money = money + 1000 where name = '李四';

commit;

2.2 事务操作方式二

开启事务：
START TRANSACTION 或 BEGIN ;
提交事务：
COMMIT;
回滚事务：
ROLLBACK;

操作实例：

start transaction;

select * from account where name = '张三';

update account set money = money - 1000 where name = '张三';

update account set money = money + 1000 where name = '李四';

commit;

2.3 实际开发的案例

一个实际开发中常见的例子是银行系统中的转账业务。在进行资金转移时，我们需要保证转出和转入两个账户的金额变动是原子性的，要么全部成功，要么全部失败。

以下是一个示例代码片段：

// 假设有两个账户：accountA 和 accountB
String accountA = "A";
String accountB = "B";
double transferAmount = 100.0; // 转账金额

// 获取数据库连接
Connection connection = getConnection();
try {
    connection.setAutoCommit(false); // 设置手动提交事务

    // 查询账户 A 的余额
    double balanceA = queryBalance(accountA);

    // 查询账户 B 的余额
    double balanceB = queryBalance(accountB);

    if (balanceA >= transferAmount) { // 检查账户 A 的余额是否足够
        // 扣除账户 A 的金额
        updateBalance(connection, accountA, balanceA - transferAmount);

        // 增加账户 B 的金额
        updateBalance(connection, accountB, balanceB + transferAmount);

        connection.commit(); // 提交事务
        System.out.println("转账成功！");
    } else {
        System.out.println("转账失败：账户 A 余额不足！");
    }
} catch (SQLException e) {
    connection.rollback(); // 发生异常，回滚事务
    System.out.println("转账失败：" + e.getMessage());
} finally {
    connection.close(); // 关闭数据库连接
}

在上述示例中，我们使用connection.setAutoCommit(false)将自动提交事务的选项关闭，并手动控制事务的提交和回滚。当余额足够时，我们更新账户 A 和账户 B 的余额，并使用connection.commit()提交事务。如果发生异常或余额不足的情况，我们使用connection.rollback()回滚事务。

通过使用事务，我们可以确保转账过程中的数据一致性和可靠性。只有当两个账户的金额都成功更新后，才会执行事务的提交操作，否则会回滚到事务开始前的状态。

这是一个简单的示例，实际应用中可能涉及更多复杂的业务逻辑和错误处理。但这个例子展示了如何在实际开发中使用START TRANSACTION或BEGIN来管理事务，确保转账操作的一致性和可靠性。

2.4 Springboot事务的案例

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.READ_COMMITTED)
    public void transferMoney(String fromUser, String toUser, double amount) {
        try {
            User from = userRepository.findByUsername(fromUser);
            User to = userRepository.findByUsername(toUser);

            // 检查余额是否足够
            if (from.getBalance() < amount) {
                throw new InsufficientBalanceException("Insufficient balance in the account");
            }

            // 扣除转出账户的金额
            from.setBalance(from.getBalance() - amount);
            userRepository.save(from);

            // 增加转入账户的金额
            to.setBalance(to.getBalance() + amount);
            userRepository.save(to);
        } catch (InsufficientBalanceException e) {
            // 处理余额不足的异常
            throw new TransactionFailedException("Transaction failed: " + e.getMessage());
        } catch (Exception e) {
            // 处理其他异常
            throw new TransactionFailedException("Transaction failed due to an unexpected error");
        }
    }
}

在上面的例子中，我们使用了更多的事务配置选项。@Transactional注解的propagation属性指定了事务的传播行为，这里使用的是Propagation.REQUIRED，表示如果当前没有事务，则创建一个新的事务；如果已经存在事务，则加入到当前事务中。isolation属性指定了事务的隔离级别，这里使用的是Isolation.READ_COMMITTED，表示读取已提交的数据。

在转账过程中，我们首先检查转出账户的余额是否足够，如果不足则抛出自定义的InsufficientBalanceException异常。然后，我们分别更新转出账户和转入账户的余额，并将它们保存到数据库中。如果在转账过程中发生了异常，我们会捕获并处理它们，然后抛出自定义的TransactionFailedException异常。

这个案例展示了如何在Spring Boot中使用事务来确保转账操作的原子性，并处理一些常见的异常情况。根据实际需求，你可以根据业务逻辑进行更多的定制和扩展。

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.READ_COMMITTED)是@Transactional注解的参数配置，用于指定事务的传播行为和隔离级别。

propagation = Propagation.REQUIRED：表示如果当前没有事务，就创建一个新的事务；如果已经存在事务，则加入到当前事务中。这是最常用的传播行为，它确保了一组操作要么都成功要么都回滚。
isolation = Isolation.READ_COMMITTED：表示事务的隔离级别为"读取已提交"。在这个隔离级别下，一个事务只能读取到已提交的数据。这可以避免脏读（读取到未提交的数据）。

在上述例子中，@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.READ_COMMITTED)将事务的传播行为设置为默认的Propagation.REQUIRED，并将隔离级别设置为Isolation.READ_COMMITTED。这意味着每次调用transferMoney方法时，将创建一个新的事务（如果没有现有事务），并且该事务只能读取到已提交的数据。

三、事务的四大特性

原子性(Atomicity)：事务是不可分割的最小操作但愿，要么全部成功，要么全部失败
一致性(Consistency)：事务完成时，必须使所有数据都保持一致状态
隔离性(Isolation)：数据库系统提供的隔离机制，保证事务在不受外部并发操作影响的独立环境下运行
持久性(Durability)：事务一旦提交或回滚，它对数据库中的数据的改变就是永久的

四、并发事务问题

问题	描述
脏读	一个事务读到另一个事务还没提交的数据
不可重复读	一个事务先后读取同一条记录，但两次读取的数据不同
幻读	一个事务按照条件查询数据时，没有对应的数据行，但是再插入数据时，又发现这行数据已经存在

常用的并发控制机制包括：

锁（Locking）：使用锁来控制并发事务对数据的访问和修改，确保在某个事务读取或修改数据时，其他事务不能同时进行相同的操作。
事务隔离级别（Isolation Level）：通过设置不同的事务隔离级别，定义了事务之间的可见性、并发控制的粒度等规则。
多版本并发控制（MVCC）：每个事务在读取数据时，会看到一个特定的版本，而不是直接读取最新的数据。这样可以避免脏读、不可重复读和幻读问题。
时间戳排序（Timestamp Ordering）：使用时间戳来对事务进行排序，根据时间戳来判断事务的执行顺序，确保事务按照正确的顺序读取和修改数据。

实际开发中，为了解决并发事务问题，需要根据具体情况选择适当的并发控制机制和事务隔离级别，并进行合理的设计和优化。同时，也需要进行充分的测试和验证，确保系统在高并发环境下依然能够保持数据的一致性和可靠性。

五、事务的隔离级别

并发事务隔离级别：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
Read uncommitted（读未提交）	√	√	√
Read committed（读已提交）	×	√	√
Repeatable Read（可重复读）(默认的隔离级别)	×	×	√
Serializable（串行化）	×	×	×

√表示在当前隔离级别下该问题会出现
Serializable 性能最低；Read uncommitted 性能最高，数据安全性最差

注意:事务隔离级别越高，数据越安全，但是性能越低。

查看事务隔离级别：
SELECT @@TRANSACTION_ISOLATION;
设置事务隔离级别：
SET [ SESSION | GLOBAL ] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE };
SESSION 是会话级别，表示只针对当前会话有效，GLOBAL 表示对所有会话有效