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Java Spring事務(wù)的隔離級(jí)別詳解

更新時(shí)間：2021年10月28日 15:02:02 作者：置頂、唐城

這篇文章主要介紹了Java Spring事務(wù)的隔離級(jí)別，分享了相關(guān)代碼示例，小編覺得還是挺不錯(cuò)的，具有一定借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

引言

之前關(guān)于事務(wù)的文章已介紹了事務(wù)的概念以及事務(wù)的四個(gè)屬性（ACID），相信你對事務(wù)應(yīng)該有所認(rèn)識(shí)和了解。

本篇文章是關(guān)于事務(wù)的隔離性，介紹數(shù)據(jù)庫提供的多種隔離級(jí)別。

數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題

所謂事務(wù)的隔離性，其實(shí)事務(wù)的這個(gè)屬性是針對數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題而言的。

那何謂數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題呢？

所謂數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題是指多個(gè)事務(wù)可以同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，而當(dāng)多個(gè)事務(wù)在數(shù)據(jù)庫中并發(fā)執(zhí)行（同時(shí)執(zhí)行）時(shí)，數(shù)據(jù)的一致性可能受到破壞，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)問題。

還是舉上次轉(zhuǎn)賬那個(gè)例子吧！

假設(shè)你的賬號(hào)上有 1000 元，你轉(zhuǎn)賬給朋友 100 元，然后又向賬號(hào)匯入 100 元，請問你的賬號(hào)上余額是多少？是不是太簡單了，小學(xué)生都會(huì)算，當(dāng)然還是 1000 元，對吧。整個(gè)流程如下：

查看賬號(hào)余額為 1000 元
轉(zhuǎn)賬給朋友 100 元，賬號(hào)余額為 900 元
再查看賬號(hào)余額為 900 元
匯入100 元到賬號(hào)，賬號(hào)余額為 1000 元

現(xiàn)在，假設(shè)你向朋友的轉(zhuǎn)賬和匯款是同時(shí)（并發(fā)）進(jìn)行的，整個(gè)流程可能如下：

查看賬號(hào)余額為 1000 元（轉(zhuǎn)賬查看）
查看賬號(hào)余額為 1000 元（匯款查看）
轉(zhuǎn)賬給朋友 100 元，賬號(hào)余額為 900 元
匯入100 元到賬號(hào)，賬號(hào)余額為 1100 元

那么，結(jié)果是現(xiàn)在賬號(hào)余額居然是 1100 元。顯然，正確的結(jié)果應(yīng)該是 1000 元，呵呵，這就是數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題。

其實(shí)，數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題有很多種情況，以上這種情況只是其中的一種叫更新丟失。

更新丟失

如果多個(gè)事務(wù)同時(shí)（并發(fā)）對數(shù)據(jù)庫表中的同一條記錄進(jìn)行修改，那么后修改的記錄將會(huì)覆蓋前面修改的記錄，前面的修改就丟失掉了，這就叫做更新丟失。如下圖：

那遇到這種情況怎么解決呢，其實(shí)更新丟失和多線程同步很相似，所以解決方法也是一樣的，那就是對行加鎖，同時(shí)只允許一個(gè)事務(wù)訪問數(shù)據(jù)庫。什么意思呀？很簡單，就是加鎖以后，兩個(gè)事務(wù)即使同時(shí)訪問數(shù)據(jù)庫，也只允許加鎖的事務(wù)先訪問，另一個(gè)未加鎖的在外等待，直到釋放鎖后才能訪問數(shù)據(jù)庫。這樣，其實(shí)就是將并行訪問數(shù)據(jù)庫變成了串行訪問數(shù)據(jù)庫，是不是和多線程同步加同步鎖一個(gè)道理呀。

臟讀

所謂臟讀就是一個(gè)事務(wù) A 讀取另一個(gè)事務(wù) B 修改但尚未提交的數(shù)據(jù)并在此基礎(chǔ)上操作，而事務(wù) B 又執(zhí)行事務(wù)回滾（也就是撤銷了事務(wù)），那么事務(wù) A 讀取到的數(shù)據(jù)就是臟數(shù)據(jù)，如下圖：

想一想怎么解決這個(gè)問題呢？解決辦法很簡單，就是在第一個(gè)事務(wù)提交前，任何其他事務(wù)不可讀取其修改過的值，則可以避免該問題。

不可重復(fù)讀

所謂不可重復(fù)讀就是一個(gè)事務(wù)對同一行數(shù)據(jù)重復(fù)讀取兩次，但是卻得到了不同的結(jié)果。事務(wù)T1讀取某一數(shù)據(jù)后，事務(wù)T2對其做了修改，當(dāng)事務(wù)T1再次讀該數(shù)據(jù)時(shí)得到與前一次不同的值，如下圖：

解決辦法也很簡單，如果只有在修改事務(wù)完全提交之后才可以讀取數(shù)據(jù)，則可以避免該問題。

幻象讀

所謂幻象讀指兩次執(zhí)行同一條 select 語句會(huì)出現(xiàn)不同的結(jié)果。這個(gè)很好理解，當(dāng)?shù)谝淮螆?zhí)行 select 語句后，接著另一個(gè)事務(wù)執(zhí)行了 insert 語句（也就是插入了一條記錄），這時(shí)第二次執(zhí)行相同的 select 語句，返回的結(jié)果自然與第一次不同，這就是幻象讀。再舉個(gè)例子吧，目前工資為 10000 元的員工有 10 人。那么事務(wù) A 中讀取所有工資為 10000 元的員工，得到了 10 條記錄；這時(shí)事務(wù) B 向員工表插入了一條員工記錄，工資也為 10000 元；那么事務(wù) A 再次讀取所有工資為 10000 元的員工共讀取到了 11 條記錄，如下圖：

解決辦法就是如果在操作事務(wù)完成數(shù)據(jù)處理之前，任何其他事務(wù)都不可以添加新數(shù)據(jù)，則可避免該問題。

事務(wù)的隔離級(jí)別

為了解決以上各種數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題（更新丟失、臟讀、不可重復(fù)讀、幻象讀），為此數(shù)據(jù)庫提供了4種隔離級(jí)別。

Read uncommitted(未授權(quán)讀取、讀未提交)

如果一個(gè)事務(wù)已經(jīng)開始寫數(shù)據(jù)，則另外一個(gè)事務(wù)則不允許同時(shí)進(jìn)行寫操作，但允許其他事務(wù)讀此行數(shù)據(jù)。該隔離級(jí)別可以通過“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。這樣就避免了更新丟失，卻可能出現(xiàn)臟讀。也就是說事務(wù)B讀取到了事務(wù)A未提交的數(shù)據(jù)。

Read committed（授權(quán)讀取、讀提交）

讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)允許其他事務(wù)繼續(xù)訪問該行數(shù)據(jù)，但是未提交的寫事務(wù)將會(huì)禁止其他事務(wù)訪問該行。該隔離級(jí)別避免了臟讀，但是卻可能出現(xiàn)不可重復(fù)讀。事務(wù)A事先讀取了數(shù)據(jù)，事務(wù)B緊接了更新了數(shù)據(jù)，并提交了事務(wù)，而事務(wù)A再次讀取該數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變。

Repeatable read（可重復(fù)讀?。?

可重復(fù)讀是指在一個(gè)事務(wù)內(nèi)，多次讀同一數(shù)據(jù)。在這個(gè)事務(wù)還沒有結(jié)束時(shí)，另外一個(gè)事務(wù)也訪問該同一數(shù)據(jù)。那么，在第一個(gè)事務(wù)中的兩次讀數(shù)據(jù)之間，即使第二個(gè)事務(wù)對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，第一個(gè)事務(wù)兩次讀到的的數(shù)據(jù)是一樣的。這樣就發(fā)生了在一個(gè)事務(wù)內(nèi)兩次讀到的數(shù)據(jù)是一樣的，因此稱為是可重復(fù)讀。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)將會(huì)禁止寫事務(wù)（但允許讀事務(wù)），寫事務(wù)則禁止任何其他事務(wù)。這樣避免了不可重復(fù)讀取和臟讀，但是有時(shí)可能出現(xiàn)幻象讀。（讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)）這可以通過“共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。

Serializable（序列化）

提供嚴(yán)格的事務(wù)隔離。它要求事務(wù)序列化執(zhí)行，事務(wù)只能一個(gè)接著一個(gè)地執(zhí)行，但不能并發(fā)執(zhí)行。如果僅僅通過“行級(jí)鎖”是無法實(shí)現(xiàn)事務(wù)序列化的，必須通過其他機(jī)制保證新插入的數(shù)據(jù)不會(huì)被剛執(zhí)行查詢操作的事務(wù)訪問到。序列化是最高的事務(wù)隔離級(jí)別，同時(shí)代價(jià)也花費(fèi)最高，性能很低，一般很少使用，在該級(jí)別下，事務(wù)順序執(zhí)行，不僅可以避免臟讀、不可重復(fù)讀，還避免了幻像讀。

隔離級(jí)別越高，越能保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，但是對并發(fā)性能的影響也越大。

對于多數(shù)應(yīng)用程序，可以優(yōu)先考慮把數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的隔離級(jí)別設(shè)為 Read Committed（授權(quán)讀取、讀提交）。它能夠避免臟讀取，而且具有較好的并發(fā)性能。盡管它會(huì)導(dǎo)致不可重復(fù)讀、幻讀和丟失更新這些并發(fā)性問題，在可能出現(xiàn)這類問題的個(gè)別場合，可以由應(yīng)用程序采用悲觀鎖或樂觀鎖來控制。

大多數(shù)數(shù)據(jù)庫的默認(rèn)級(jí)別就是 Read committed（授權(quán)讀取、讀提交），比如Sql Server , Oracle。MySQL的默認(rèn)隔離級(jí)別就是 Repeatable read。

悲觀鎖和樂觀鎖

雖然數(shù)據(jù)庫的隔離級(jí)別可以解決大多數(shù)問題，但是靈活度較差，為此又提出了悲觀鎖和樂觀鎖的概念。

悲觀鎖

悲觀鎖就是某事務(wù)在更新數(shù)據(jù)過程中將數(shù)據(jù)鎖定，其他任何事務(wù)都不能讀取或修改，必須修改完成后才能訪問數(shù)據(jù)（類似于Java的線程同步機(jī)制）。悲觀鎖的特點(diǎn)是具有排他性，通常依賴于數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制，一般適合短事務(wù)處理。

可能你會(huì)想，說了半天也沒說為何叫悲觀鎖呀，到底悲觀在哪里呀？這個(gè)問題問得很好。根據(jù)悲觀鎖的定義可知，當(dāng)一個(gè)事務(wù)加了悲觀鎖，其他任何事務(wù)是不能讀取或修改數(shù)據(jù)，也就是只能在外面等待，什么事也干不了，直到悲觀鎖被釋放為止。那么，想象一下，如果有很多事務(wù)都要訪問數(shù)據(jù)庫（高并發(fā)的情況），加了悲觀鎖就意味所有事務(wù)需要排著長長的隊(duì)，一個(gè)一個(gè)訪問數(shù)據(jù)庫，那么訪問數(shù)據(jù)庫的效率是不是非常低呀，你說悲觀不悲觀呀。

樂觀鎖

樂觀鎖相對悲觀鎖而言，樂觀鎖假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會(huì)造成沖突，所以只會(huì)在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時(shí)候，才會(huì)正式對數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)沖突了，則返回用戶錯(cuò)誤的信息，讓用戶決定如何去做。樂觀鎖的特點(diǎn)是并發(fā)性較好，事務(wù)修改數(shù)據(jù)時(shí)，其他事務(wù)仍可以修改數(shù)據(jù)。

實(shí)現(xiàn)樂觀鎖一般來說有以下2種方式：

使用版本號(hào)

使用數(shù)據(jù)版本（Version）記錄機(jī)制實(shí)現(xiàn)，這是樂觀鎖最常用的一種實(shí)現(xiàn)方式。何謂數(shù)據(jù)版本？即為數(shù)據(jù)增加一個(gè)版本標(biāo)識(shí)，一般是通過為數(shù)據(jù)庫表增加一個(gè)數(shù)字類型的 “version” 字段來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時(shí)，將version字段的值一同讀出，數(shù)據(jù)每更新一次，對此version值加一。當(dāng)我們提交更新的時(shí)候，判斷數(shù)據(jù)庫表對應(yīng)記錄的當(dāng)前版本信息與第一次取出來的version值進(jìn)行比對，如果數(shù)據(jù)庫表當(dāng)前版本號(hào)與第一次取出來的version值相等，則予以更新，否則認(rèn)為是過期數(shù)據(jù)。

使用時(shí)間戳

樂觀鎖定的第二種實(shí)現(xiàn)方式和第一種差不多，同樣是在需要樂觀鎖控制的table中增加一個(gè)字段，名稱無所謂，字段類型使用時(shí)間戳（timestamp）, 和上面的version類似，也是在更新提交的時(shí)候檢查當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的時(shí)間戳和自己更新前取到的時(shí)間戳進(jìn)行對比，如果一致則OK，否則就是版本沖突。

說白了，樂觀鎖其實(shí)根本不是一種數(shù)據(jù)庫鎖機(jī)制，而是一種沖突檢測機(jī)制，這種沖突檢測機(jī)制是依賴軟件或應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)的。

那樂觀鎖為何樂觀呀，樂觀在它的并發(fā)性比悲觀鎖好，一個(gè)事務(wù)在修改數(shù)據(jù)時(shí)，其他事務(wù)仍然可以修改數(shù)據(jù)。

悲觀鎖與樂觀鎖的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場景

悲觀鎖的優(yōu)點(diǎn)是可以保障數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是絕對安全的，它是依賴數(shù)據(jù)庫的鎖機(jī)制，能很好的解決數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題，但是缺點(diǎn)就是會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫訪問性能低下，所以適合短事務(wù)（也就是事務(wù)執(zhí)行時(shí)間很短）的情況。你想一想，如果事務(wù)執(zhí)行時(shí)間很長，那么后面的事務(wù)就得一直排隊(duì)等待嘛。它的使用場景是對數(shù)據(jù)安全性要求非常高的場景，比如銀行系統(tǒng)、金融系統(tǒng)等。

樂觀鎖的優(yōu)點(diǎn)是可以保障并發(fā)性比較好，也就景數(shù)據(jù)庫訪問性能可以，它是依賴軟件的沖突檢測機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，但是缺點(diǎn)就是并沒徹底解決數(shù)據(jù)庫訪問的并發(fā)性問題，所以數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)不是絕對安全的。它的使用場景是對數(shù)據(jù)安全性要求不高而對性能要求很高的場景，比如各種信息管理系統(tǒng)等。