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透彻解读 MySQL 事务的四个隔离级别

最编程 2024-06-21 17:34:11
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一文彻底读懂MySQL事务的四大隔离级别

今天在做固资系统时遇到一个问题，就是无论如何事务提交都不生效，于是决定实施实验，探究下背后的原理。本文主要分为三部分，第一部分讲解事务机制生效的原理。第二部分讲为了使事务生效，我都尝试了哪些方法，并解释每种尝试有效或无效的原因。第三部分讲解一下为什么我们需要事务机制。

一、事务机制生效的原理

事务机制生效是建立在数据库的事务基础上的。也就是单纯的 java 语言层面的完成不了事务控制的。所以，要了解清楚事务执行的原理就要对于 mysql 的事务机制有了解。我们以 mysql 举例。开始讲具体事务隔离级别之前，我们先把存在的问题给予说明。

事务并发可能出现的问题

引发问题

现象

可能什么状况下发生

脏读（Dirty Read）

一个事务读到了另一个未提交事务修改过的数据

读未提交事务隔离级别

不可重复读

一个事务只能读到另一个已经提交的事务修改过的数据，并且其他事务每对该数据进行一次修改并提交后，该事务都能查询得到最新值

读未提交事务隔离级别、读已提交事务隔离级别

幻读

一个事务先根据某种条件查询出一些记录，之后另一个事务又向表中插入了符合这些条件的记录，原先的事务按照该条件查询时，能把另一个事务插入的记录也读出来

读未提交事务隔离级别、读已提交事务隔离级别、可重复读事务隔离级别
mysql 中常见的事务隔离级别有几下四种
1.读未提交

可避免脏读，会出现幻读，不可重复读 实现方式：就是不加锁的，相当于裸奔。多个事务同时盯上一个数据，然后各写各的，谁把谁覆盖不得而知，总之，谁写的快谁就会被覆盖，丢失信息（写的慢的后完成，结果得以保留）。任何事务对数据的修改都会第一时间暴露给其他事务，即使事务还没有提交。

2.读已提交

可以避免脏读，幻读，不可重复读仍不能避免 实现方式：读已提交是 Oracle 11g、PostgreSql 默认隔离级别，通常通过加锁的方式来防止并发写入（写写）。一个事物当在尝试更新对象时（写入），必须获得该对象的锁，同一时刻只能有一个事务特有该对象的锁，未获取锁的事务需要一直等待，直到持有锁的事务提交或终止。此方式相当于将并发的请求用加锁的方式串连起来，使得同一时刻只允许有一个事务进行写入，从而来避免事务竞争的情况。针对数据库系统多个事务并发读取（读读），并不会对资源加锁，在读已提交和快照隔离级别（即下面要要说的可重复读），写操作也不会阻塞读操作。

3.可重复读

可以避免脏读，和不可重复读，但是仍可能出现幻读；但是性能比较低 实现方式：可重复读是 mysql 默认的事务隔离级别，在多事务并发写入（写写）和多事务并发读取（读读）时，采用的是与读已提交相同的原理，即允许[读与读]并发而[写与写]互斥。在处理事务并发读写（读写），不同于读已提交，可重复读会保留操作资源的多个版本，并为每个事务记录更新数据时的事务 ID（事务 ID 在事务开始时通常由数据库系统分配，通常是单调递增的） 会带来的问题：丢失更新问题（Lost Update)。但可以用原子写或排它锁（FOR UPDATE）方式来避免。

4.串行化

各种问题，脏读，幻读，不可重复读都可以避免，通过加锁实现（读锁和写锁） 实现方式：通常采用两阶段锁（two-phase locking,2PL）的方式来实现。允许事务并发读取，即读与写互不干扰。但是如果对某一对象进入写入时，需要等待该对象上的所有读与写完成后，才能写入。如果要对写入的对象进行读取时，要等待写入事务提交或终止后，才能读取。 会带来的问题：因为两阶段锁做写入操作时，会对资源进行加锁，并且写操作还会阻塞读操作。所以串行化性能十分低下。还会产生写锁和写放大等现象，因为生产环境中一个写服务变慢时，可能会拖累整个应用的吞吐量，并逐步扩大，最终导致整个系统不可用。

二、探索过程
1.常规操作（最终结果事务不生效）

因为我完成的是系统与外部系统对接，同时，内部会写主表、关联表、日志三张表。外部类中的方法，主要是向第三方推送，所以，我把它单独封在了 infrastrucate 的 message 层里，返回值是 void，由于网络请求异常，系统服务运行异常等都可以被捕获并抛出异常，这是不需要处理的部分。当请求码异常的时候，直接返回到请求产生的层，再根据判断请求码从而 throw new Exception()，这个异常就可以在外部的 try catch 的 catch 部分被捕获到，用 IDE 来 debug 代码，执行流程所说一致。所以直接执行，但是很不幸，最终在请求第三方状态码异常的情形下，数据库层面依然写表成功，事务执行失败。看控制台的运行代码，能够看到“No transaction session”的字样，用这个搜索谷歌表明没有事务所以 mysql 并没有开启相应的事务操作。出现这种现象有两种可能，一种是事务没有开启，另外一种是开启了事务，但你哪个环节的代码把注解@Transaction 隐式对异常的捕获给吸收掉了。经过不断的尝试和调整，发现是@Transaction 注解自带了对 try catch 异常的捕获，倘若你再包一层 try catch 就会导致你自定义的 try catch 把异常捕获取，而@Transaction 注解隐式捕获异常的方式就没异常捕获了，所以，也就没法达到回滚的目的。

2.特定方法单独进行声明（最终结果事务生效）

就像其它语言中使用的方式一样，就是在方法内部，自己来进行 try catch 进行异常捕获，开启事务，如果出现异常就回滚。看下面一段示例代码：

代码语言：javascript
复制 
Transaction tx=session.beginTransaction();
   try {
          ... //你自己的业务逻辑
          tx.commit();
    } catch (Exception e) {
        ... //捕获异常处理机制
        tx.rollback();//事務回滾
    }
3.配合注解及自定义异常处理逻辑（最终结果事务生效）

我代码中最终使用的是这种方式，在方法顶部正常声明@Transaction，但是由于我是调用了相应 service 下的方法进行推送消息的动作，该方法内部如果我直接抛出异常，但却不想在该方法内部进行异常捕获处理，我可以直接给该方法加上 throws Exception，这样在调用方法的部分就可以直接处理异常。此时就面临着问题，如果你在有@Transaction 注解的方法内又使用了 try catch，就会导致@Transaction 捕获异常失败，怎么解决呢？

java中异常分类

通过不断比较发现，在 java springboot 系统中异常都是继承自 Throwable，Error 及 Exception 都是继承自该 Throwable，而 Exception 一支中又分为 checked 和 unchecked 两类，对于 unchecked 类的异常，系统会自己捕获并返回，且系统一定会终止执行，此类异常通常都是语言层面的错误，比如说数组下标指针越位，比如说值类型错误，它们又有个归纳的上级异常类，就是 RuntimeException，所以，我的解决方法就是自己捕获异常，同时在 catch 中抛出异常的类另是 RuntimeException，这样事务就可以正常执行。这里做一下扩展，因为 Error 类也是 RuntimeException 这种 unchecked 类异常的子类，可以把 RuntimeException 改成 throw new Error("")的结构或 Error 的子类。

这种方式比较优雅，建议使用。

4.指定为手动触发（最终结果事务生效）

在 try catch 的 catch 部分指定手动触发：

代码语言：javascript
复制 
TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly()

但是据观察，这样会导致自增 id 不断累加占位不插库，同时，如果有 mysql 提交，会把所有累加的占位提交全部触发执行，没有经过后续的完全测试，但是不太建议用这种方式。

5.将 checked 类异常用 rollbackFor 关键字指定在@Transaction 注解中（最终结果事务生效）
代码语言：javascript
复制 
@Transactional(rollbackFor={MyException.class, AnotherException.class})
public SomeResult doSomething(){
   ...
}

这种方式比较优雅，建议使用。

为什么需要事务机制

这个问题其实应该一开始就抛出来。但是最后来说，是觉得前面概念这些可能初次接触，觉得云里雾里的，你心中可能从有点糊涂那刻起就升出疑团，费了这么大劲，搞出这么多事务隔离级别，到底是为了解决啥问题，所以在这部分公布答案，如果做过开发，并且做的跟交易密切相关的业务，就更能理解我下面所说的问题。

  • 数据库在写入一半数据时崩溃
  • 订单数据保存一半后网络链接中断
  • 多个客户端可能同时写入数据库
  • 多个客户端间条件竞争可能会扰乱整个应用等

正因为有如上这些很让人“痛”的问题存在，所以数据库的事务隔离级别应运而生。

好了，今天关于事务隔离级别的文章至此结束，希望你能有所收获。

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