事务管理-spring事务使用注意点、数据库事务的隔离级别与锁

1. spring事务@Transactional的注意点

@Transactional注解可以标注在类和方法上,也可以标注在定义的接口和接口方法上。
如果我们在接口上标注@Transactional注解,会留下这样的隐患:因为注解不能被继承,所以业务接口中标注的@Transactional注解不会被业务实现类继承。所以可能会出现不启动事务的情况。所以,spring建议我们将@Transaction注解在实现类上。
在方法上的@Transactional注解会覆盖掉类上的@Transactional。

注意:

  @Transactional 可以作用于接口、接口方法、类以及类方法上。当作用于类上时,该类的所有 public 方法将都具有该类型的事务属性,同时,我们也可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。

  虽然 @Transactional 注解可以作用于接口、接口方法、类以及类方法上,但是 Spring 建议不要在接口或者接口方法上使用该注解,因为这只有在使用基于接口的代理时它才会生效。另外, @Transactional 注解应该只被应用到 public 方法上,这是由 Spring AOP 的本质决定的。如果你在 protected、private 或者默认可见性的方法上使用 @Transactional 注解,这将被忽略,也不会抛出任何异常。

  默认情况下,只有来自外部的方法调用才会被AOP代理捕获,也就是,类内部方法调用本类内部的其他方法并不会引起事务行为,即使被调用方法使用@Transactional注解进行修饰。

2. 数据库事务中的隔离级别和锁

数据库事务在后端开发中占非常重要的地位,如何确保数据读取的正确性、安全性也是我们需要研究的问题。

ACID

首先总结一下数据库事务正确执行的四个要素(ACID):

原子性(Atomicity):即事务是不可分割的最小工作单元,事务内的操作要么全做,要么全不做,不能只做一部分;
一致性(Consistency):在事务执行前数据库的数据处于正确的状态,而事务执行完成后数据库的数据还是处于正确的状态,即数据完整性约束没有被破坏;比如我们做银行转账的相关业务,A转账给B,要求A转的钱B一定要收到。如果A转了钱而B没有收到,那么数据库数据的一致性就得不到保障,在做高并发业务时要注意合理的设计。
隔离性(Isolation):并发事务执行之间无影响,在一个事务内部的操作对其他事务是不产生影响,这需要事务隔离级别来指定隔离性;
持久性(Durability):事务一旦执行成功,它对数据库的数据的改变必须是永久的,不会因各种异常导致数据不一致或丢失。
事务隔离级别
大部分数据库事务操作都是并发执行的,这就可能遇到下面的几种问题:

丢失更新:两个事务同时更新一行数据,最后一个事务的更新会覆盖掉第一个事务的更新,从而导致第一个事务更新的数据丢失,后果比较严重。一般是由于没加锁的原因造成的。
脏读(Dirty reads):一个事务A读取到了另一个事务B还没有提交的数据,并在此基础上进行操作。如果B事务rollback,那么A事务所读取到的数据就是不正确的,会带来问题。
不可重复读(Non-repeatable reads):在同一事务范围内读取两次相同的数据,所返回的结果不同。比如事务B第一次读数据后,事务A更新数据并commit,那么事务B第二次读取的数据就与第一次是不一样的。
幻读(Phantom reads):一个事务A读取到了另一个事务B新提交的数据。比如,事务A对一个表中所有行的数据按照某规则进行修改(整表操作),同时,事务B向表中插入了一行原始数据,那么后面事务A再对表进行操作时,会发现表中居然还有一行数据没有被修改,就像发生了幻觉,飘飘欲仙一样。
注意:不可重复读和幻读的区别是,不可重复读对应的表的操作是更改(UPDATE),而幻读对应的表的操作是插入(INSERT),两种的应对策略不一样。对于不可重复读,只需要采用行级锁防止该记录被更新即可,而对于幻读必须加个表级锁,防止在表中插入数据。有关锁的问题,下面会讨论。

为了处理这几种问题,SQL定义了下面的4个等级的事务隔离级别:

未提交读(READ UNCOMMITTED ):最低隔离级别,一个事务能读取到别的事务未提交的更新数据,很不安全,可能出现丢失更新、脏读、不可重复读、幻读;
提交读(READ COMMITTED):一个事务能读取到别的事务提交的更新数据,不能看到未提交的更新数据,不会出现丢失更新、脏读,但可能出现不可重复读、幻读;
可重复读(REPEATABLE READ):保证同一事务中先后执行的多次查询将返回同一结果,不受其他事务影响,不可能出现丢失更新、脏读、不可重复读,但可能出现幻读;
序列化(SERIALIZABLE):最高隔离级别,不允许事务并发执行,而必须串行化执行,最安全,不可能出现更新、脏读、不可重复读、幻读,但是效率最低。
隔离级别越高,数据库事务并发执行性能越差,能处理的操作越少。所以一般地,推荐使用REPEATABLE READ级别保证数据的读一致性。对于幻读的问题,可以通过加锁来防止。
MySQL支持这四种事务等级,默认事务隔离级别是REPEATABLE READ。Oracle数据库支持READ COMMITTED 和 SERIALIZABLE这两种事务隔离级别,所以Oracle数据库不支持脏读。Oracle数据库默认的事务隔离级别是READ COMMITTED。

各种锁

下面总结一下MySQL中的锁,有好几种分类。其它RDBMS也差不多是这样。

首先最重要的分类就是乐观锁(Optimistic Lock)和悲观锁(Pessimistic Lock),这实际上是两种锁策略。

乐观锁,顾名思义就是非常乐观,非常相信真善美,每次去读数据都认为其它事务没有在写数据,所以就不上锁,快乐的读取数据,而只在提交数据的时候判断其它事务是否搞过这个数据了,如果搞过就rollback。乐观锁相当于一种检测冲突的手段,可通过为记录添加版本或添加时间戳来实现。

悲观锁,对其它事务抱有保守的态度,每次去读数据都认为其它事务想要作祟,所以每次读数据的时候都会上锁,直到取出数据。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现,以保证操作最大程度的独占性,但随之而来的是各种开销。悲观锁相当于一种避免冲突的手段。
选择标准:如果并发量不大,或数据冲突的后果不严重,则可以使用乐观锁;而如果并发量大或数据冲突后果比较严重(对用户不友好),那么就使用悲观锁。

从读写角度,分共享锁(S锁,Shared Lock)和排他锁(X锁,Exclusive Lock),也叫读锁(Read Lock)和写锁(Write Lock)。

理解:

持有S锁的事务只读不可写。如果事务A对数据D加上S锁后,其它事务只能对D加上S锁而不能加X锁。
持有X锁的事务可读可写。如果事务A对数据D加上X锁后,其它事务不能再对D加锁,直到A对D的锁解除。
从锁的粒度角度,主要分为表级锁(Table Lock)和行级锁(Row Lock)。
表级锁将整个表加锁,性能开销最小。用户可以同时进行读操作。当一个用户对表进行写操作时,用户可以获得一个写锁,写锁禁止其他的用户读写操作。写锁比读锁的优先级更高,即使有读操作已排在队列中,一个被申请的写锁仍可以排在所队列的前列。
行级锁仅对指定的记录进行加锁,这样其它进程可以对同一个表中的其它记录进行读写操作。行级锁粒度最小,开销大,能够支持高并发,可能会出现死锁。

MySQL的MyISAM引擎使用表级锁,而InnoDB支持表级锁和行级锁,默认是行级锁。

还有BDB引擎使用页级锁,即一次锁定一组记录,并发性介于行级锁和表级锁之间。

三级锁协议

三级加锁协议是为了保证正确的事务并发操作,事务在读、写数据库对象是需要遵循的加锁规则。

一级封锁协议:事务T在修改数据R之前必须对它加X锁,直到事务结束方可释放。而若事务T只是读数据,不进行修改,则不需加锁,因此一级加锁协议下可能会出现脏读和不可重复读。
二级加锁协议:在一级加锁协议的基础上,加上这样一条规则——事务T在读取数据R之前必须对它加S锁,直到读取完毕以后释放。二级加锁协议下可能会出现不可重复读。
三级加锁协议:在一级加锁协议的基础上,加上这样一条规则——事务T在读取数据R之前必须对它加X锁,直到事务结束方可释放。三级加锁协议避免了脏读和不可重复读的问题。