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  • Spring事务的实现方式和原理以及隔离级别 -- java面试
    2021-09-13 22:53:48

    一、Spring事务的实现方式和原理

    在使用Spring框架时,有两种使用事务的方式。一种是编程式的,一种是声明式(@Transactional注解)。

    首先,事务这个概念是数据库层面的,Spring只是基于数据库中的事务进行了扩展,以及提供了一些能让程序员更加方便操作事务的方式。

    比如我们可以通过在某个方法上面增加@Transactional注解,就可以开启事务,这个方法中所有的sql都会在一个事务中执行,统一成功或失败。

    在一个方法上加了@Transactional注解后,Spring会基于这个类生成一个代理对象,会将这个代理对象作为bean。

    当在使用这个代理对象的方法时,如果这个方法上存在@Transactional注解,那么代理逻辑会先把事务的自动提交设置为false,然后再去执行原本的业务逻辑方法,如果执行中没有出现异常,那么代理逻辑就会将事务提交,如果出现了异常,那么就会将事务进行回滚。

    当然,针对哪些异常回滚事务是可以配置的,可以利用@Transactional注解中的rollbackFor属性进行配置,默认情况会对RuntimeExceptionError进行回滚。

    二、Spring事务的隔离级别

    spring事务隔离级别就是数据库的隔离级别:外加一个默认级别

    • read uncommitted 未提交读
    • read committed 提交读,不可重复读
    • repeatable read 可重复读
    • serializable 可串行化

    三、扩展

    数据库配置的隔离级别是read committed,而Spring配置的隔离级别是repeatable read,请问这时隔离级别以哪个为准?

    以Spring配置的为准,如果spring设置的隔离级别数据库不支持,效果取决于数据库。


    来自:
    谈谈面试题之Spring事务的实现方式和原理以及隔离级别?_阿武刚巴得-CSDN博客

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    我们说的事务隔离级别是指并发事务,操作相同的数据,引发的问题,数据库针对这种业务场景,满足不同的业务诉求,提供四种隔离级别:

     

    1、读未提交(Read Uncommitted):

         一个事务读到另一个事务还没有提交的数据。如果另一个事务失败了,回滚了,那么第一个事务读到的数据就是无效的数据。这就是脏读。

         场景:屌丝A操作存款业务,一次性将工资50000都存到LP指定的账户上,LP这时刚好查看到了账户信息,心中充满喜悦;屌丝A在事务提交之前,突然发现忘记存私房钱了,于是赶紧撤销,改成存3000.哈哈。。。这个业务场景中LP读到的数据就是脏数据,俗称脏读。

     

    2,读已提交(Read Committed):

         这是大多数数据库系统的默认隔离级别(但不是mysql默认的)

         一个事务只能看见已经提交事务所做的修改。换句话说,一个事务从开始直到提交之前,所做的任何修改对其他事务都是不可见的。

         该隔离级别可能导致的问题是不可重复读。因为两次执行同样的查询,可能会得到不一样的结果。

         不可重复读,不可重复读发生在一个事务里两次查询同一个数据,发现查询结果不一样。这是因为在该事务的两次查询之间,有另一个事务更新了该数据。

         场景:屌丝A的LP在查看屌丝Ade账户余额时,发现只有50元,这时屌丝A在对账户进行转账操作,存入3000元,屌丝A的LP重新查询时,发现金额变为3050。

     

    3、可重复读(Repeatable Read):

         幻读,幻读和不可重复读比较类似。当一个事务t1,第一次查询了一些行,第二次又查询了一些行,发现两次查询出来的行个数不一样,或者多了一些行,或者少了一些行,好像出现了幻觉一样。这是因为在两次查询之间,有另一事务更新了符合第一个事务查询条件的行。

         场景:屌丝A在做指定条件的更新操作,更新只有,又有相同条件的数据在插入,当屌丝A在查询时,发现有部分数据没有更新掉,像是产生的幻觉。

     

    4、串行化(Serializable):

        这是最高的隔离级别
        它通过强制事务排序,使之不可能相互冲突,从而解决幻读问题。通俗地讲就是,假如两个事务都操作到同一数据行,那么这个数据行就会被锁定,只允许先读取/操作到数据行的事务优先操作,只有当事务提交了,数据行才会解锁,后一个事务才能成功操作这个数据行,否则只能一直等待,该隔离级别可能导致大量的超时现象和锁竞争。
    ================================================================================================

    对比不可重复读和幻读,就可以很好的理解它们的区别。不可重复读针对的是一行或者说一个数据,而幻读针对的是多行数据。

    Spring的事务隔离级别有五种,其中的四种和数据库的隔离级别定义是一样的,即读未提交,读已提交,可重复读,串行化。Spring还有一个隔离级别,是使用后端数据库的默认的隔离级别。
     

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  • 事务隔离级别介绍 隔离级别 脏读 不可重复读 幻读 未提交读(Read uncommitted) 可能 可能 可能 已提交读(Read committed) 不可能 可能 可能 可重复读(Repeatable read) ...

    事务隔离级别介绍

    隔离级别脏读不可重复读幻读
    未提交读(Read uncommitted)可能可能可能
    已提交读(Read committed)不可能可能可能
    可重复读(Repeatable read)不可能不可能可能
    可串行化(Serializable )不可能不可能不可能


    Read uncommitted 读未提交
    公司发工资了,把50000元打到我的账号上,但是该事务并未提交,而我正好去查看账户,发现工资已经到账,是50000元整,非常高兴。可是不幸的是,领导发现发给的工资金额不对,是2000元,于是迅速回滚了事务,修改金额后,将事务提交,最后我实际的工资只有2000元,空欢喜一场。
    脏读是两个并发的事务,“事务A:领导发工资”、“事务B:我查询工资账户”,事务B读取了事务A尚未提交的数据。
    当隔离级别设置为Read uncommitted时,就可能出现脏读,如何避免脏读,请看下一个隔离级别。

    原理

    • 事务对当前被读取的数据不加锁;
    • 事务在更新某数据的瞬间(就是发生更新的瞬间),必须先对其加 行级共享锁,直到事务结束才释放。

    表现:

    事务1读取某行记录时,事务2也能对这行记录进行读取、更新;当事务2对该记录进行更新时,事务1再次读取该记录,能读到事务2对该记录的修改版本,即使该修改尚未被提交。 事务1更新某行记录时,事务2不能对这行记录做更新,直到事务1结束。


    Read committed 读提交
    我拿着工资卡去消费,系统读取到卡里确实有2000元,而此时老婆也正好在网上转账,把工资卡的2000元转到她账户,并在我之前提交了事务,当我扣款时,系统检查到工资卡已经没有钱,扣款失败,十分纳闷,明明卡里有钱,为何......
    不可重复读是两个并发的事务,“事务A:消费”、“事务B:老婆网上转账”,事务A事先读取了数据,事务B紧接了更新了数据,并提交了事务,而事务A再次读取该数据时,数据已经发生了改变。
    当隔离级别设置为Read committed时,避免了脏读,但是可能会造成不可重复读。

    实现

    • 事务对当前被读取的数据加 行级共享锁(当读到时才加锁),一旦读完该行,立即释放该行级共享锁;
    • 事务在更新某数据的瞬间(就是发生更新的瞬间),必须先对其加 行级排他锁,直到事务结束才释放。

    表现:

    • 事务1读取某行记录时,事务2也能对这行记录进行读取、更新;当事务2对该记录进行更新时,事务1再次读取该记录,读到的只能是事务2对其更新前的版本,要不就是事务2提交后的版本。
    • 事务1更新某行记录时,事务2不能对这行记录做更新,直到事务1结束。


    Repeatable read 重复读
    当隔离级别设置为Repeatable read时,可以避免不可重复读。当我拿着工资卡去消费时,一旦系统开始读取工资卡信息(即事务开始),我老婆就不可能对该记录进行修改,也就是不能在此时转账。
    虽然Repeatable read避免了不可重复读,但还有可能出现幻读。例如:老婆工作在银行部门,她时常通过银行内部系统查看我的信用卡消费记录。有一天,她正查询到我当月信用卡的总消费金额(select sum(amount) from transaction where month = 本月)为80元,而我此时正好在外面吃完大餐后在收银台买单,消费1000元,即新增了一条1000元的消费记录(insert transaction ... ),并提交了事务,随后老婆将我的当月信用卡消费的明细打印到A4纸上,却发现消费总额为1080元,老婆很诧异,以为出现了幻觉,幻读就这样产生了。

    原理

    • 事务在读取某数据的瞬间(就是开始读取的瞬间),必须先对其加 行级共享锁,直到事务结束才释放;
    • 事务在更新某数据的瞬间(就是发生更新的瞬间),必须先对其加 行级排他锁,直到事务结束才释放。

    表现:

    • 事务1读取某行记录时,事务2也能对这行记录进行读取、更新;当事务2对该记录进行更新时,事务1再次读取该记录,读到的仍然是第一次读取的那个版本。
    • 事务1更新某行记录时,事务2不能对这行记录做更新,直到事务1结束。


    Serializable (串行化):

    可避免脏读、不可重复读、幻读的发生

    原理

    • 事务在读取数据时,必须先对其加 表级共享锁 ,直到事务结束才释放;
    • 事务在更新数据时,必须先对其加 表级排他锁 ,直到事务结束才释放。

    表现:

    • 事务1正在读取A表中的记录时,则事务2也能读取A表,但不能对A表做更新、新增、删除,直到事务1结束。
    • 事务1正在更新A表中的记录时,则事务2不能读取A表的任意记录,更不可能对A表做更新、新增、删除,直到事务1结束。

    spring的事务隔离级别.

    1、isolation_default

    使用数据库默认的事务隔离级别

    2、isolation_read_uncommitted

    允许读取尚未提交的修改,可能导致脏读、幻读和不可重复读

    3、isolation_read_committed

    允许从已经提交的事务读取,可防止脏读、但幻读,不可重复读仍然有可能发生

    4、isolation_repeatable_read

    对相同字段的多次读取的结果是一致的,除非数据被当前事务自生修改。可防止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生

    5、isolation_serializable

    完全服从acid隔离原则,确保不发生脏读、不可重复读、和幻读,但执行效率最低。

    几种常用数据库的默认隔离级别

    MySQL

    mysql默认的事务处理级别是'REPEATABLE-READ',也就是可重复读。

    Oracle

    oracle数据库支持READ COMMITTED 和 SERIALIZABLE这两种事务隔离级别。

    默认系统事务隔离级别是READ COMMITTED,也就是读已提交。

    SQL Server

    默认系统事务隔离级别是read committed,也就是读已提交

    脏数据,脏读,不可重复读,幻觉读


     脏读: 指当一个事务正在访问数据,并且对数据进行了修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时,另外一个事务也访问这个            数据,然后使用了这个数据。因为这个数据是还没有提交的数据, 那么另外一个事务读到的这个数据是脏数据,依据脏数据            所做的操作可能是不正确的。
       
    不可重复读: 指在一个事务内,多次读同一数据。在这个事务还没有结束时,另外一个事务也访问该同一数据。
                        那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务的修改,那么第一个事务两次读到的数据
                        可能是不一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是不一样的,因此称为是不可重复读。
               
     幻觉读: 指当事务不是独立执行时发生的一种现象,例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改,这种修改涉及
                  到表中的全部数据行。同时,第二个事务也修改这个表中的数据,这种修改是向表中插入一行新数据。那么,
                  以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行,就好象发生了幻觉一样。

    小结:

    mysql锁机制分为表级锁和行级锁,本文说下行锁中的:共享锁和排他锁
    共享锁又称为读锁,简称S锁,顾名思义,共享锁就是多个事务对于同一数据可以共享一把锁,都能访问到数据,但是只能读不能修改。
    排他锁又称为写锁,简称X锁,顾名思义,排他锁就是不能与其他所并存,如一个事务获取了一个数据行的排他锁,其他事务就不能再获取该行的其他锁,包括共享锁和排他锁,但是获取排他锁的事务是可以对数据就行读取和修改。
    对于共享锁大家可能很好理解,就是多个事务只能读数据不能改数据,对于排他锁其实就是一个事务在一行数据加上排他锁后,其他事务不能再在其上加其他的锁。只有获取该行排他锁的事务可以对其修改,但不能再加其他锁,其他事务更不能操作该行,或加其他锁了。
    mysql InnoDB引擎默认的修改数据语句,update,delete,insert都会自动给涉及到的数据加上排他锁,select语句默认不会加任何锁类型,如果加排他锁可以使用select …for update语句,加共享锁可以使用select … lock in share mode语句。所以加过排他锁的数据行在其他事务种是不能修改数据的,也不能通过for update和lock in share mode锁的方式查询数据,但可以直接通过select …from…查询数据,因为普通查询没有任何锁机制。
     

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  • Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持,没有数据库的事务支持,spring是无法提供事务功能的。对于纯JDBC操作数据库,想要用到事务,可以按照以下步骤进行: 1.获取连接 Connection con = DriverManager.get...

    一、事务的基本原理

    Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持,没有数据库的事务支持,spring是无法提供事务功能的。对于纯JDBC操作数据库,想要用到事务,可以按照以下步骤进行:
    1.获取连接 Connection con = DriverManager.getConnection()
    2.开启事务con.setAutoCommit(true/false);
    3.执行CRUD
    4.提交事务/回滚事务 con.commit() / con.rollback();
    5.关闭连接 conn.close();

    使用Spring的事务管理功能后,我们可以不再写步骤 2 和 4 的代码,而是由Spirng 自动完成。
    那么Spring是如何在我们书写的 CRUD 之前和之后开启事务和关闭事务的呢?解决这个问题,也就可以从整体上理解Spring的事务管理实现原理了。下面简单地介绍下,注解方式为例子
    1.配置文件开启注解驱动,在相关的类和方法上通过注解@Transactional标识。
    2.spring 在启动的时候会去解析生成相关的bean,这时候会查看拥有相关注解的类和方法,并且为这些类和方法生成代理,并根据@Transaction的相关参数进行相关配置注入,这样就在代理中为我们把相关的事务处理掉了(开启正常提交事务,异常回滚事务)。
    3.真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。

    二、Spring 事务的传播属性

    所谓spring事务的传播属性,就是定义在存在多个事务同时存在的时候,spring应该如何处理这些事务的行为。这些属性在TransactionDefinition中定义,具体常量的解释见下表:

    常量名称 常量解释
    PROPAGATION_REQUIRED 支持当前事务,如果当前没有事务,就新建一个事务。这是最常见的选择,也是 Spring 默认的事务的传播。
    PROPAGATION_REQUIRES_NEW 新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。新建的事务将和被挂起的事务没有任何关系,是两个独立的事务,外层事务失败回滚之后,不能回滚内层事务执行的结果,内层事务失败抛出异常,外层事务捕获,也可以不处理回滚操作
    PROPAGATION_SUPPORTS 支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。
    PROPAGATION_MANDATORY 支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。
    PROPAGATION_NOT_SUPPORTED 以非事务方式执行操作,如果当前存在事务,就把当前事务挂起。
    PROPAGATION_NEVER 以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。
    PROPAGATION_NESTED
    如果一个活动的事务存在,则运行在一个嵌套的事务中。如果没有活动事务,则按REQUIRED属性执行。它使用了一个单独的事务,这个事务拥有多个可以回滚的保存点。内部事务的回滚不会对外部事务造成影响。它只对DataSourceTransactionManager事务管理器起效。

    三、数据库隔离级别

    隔离级别 隔离级别的值 导致的问题
    Read-Uncommitted 0 导致脏读
    Read-Committed 1 避免脏读,允许不可重复读和幻读
    Repeatable-Read 2 避免脏读,不可重复读,允许幻读
    Serializable 3 串行化读,事务只能一个一个执行,避免了脏读、不可重复读、幻读。执行效率慢,使用时慎重

    脏读:一事务对数据进行了增删改,但未提交,另一事务可以读取到未提交的数据。如果第一个事务这时候回滚了,那么第二个事务就读到了脏数据。

    不可重复读:一个事务中发生了两次读操作,第一次读操作和第二次操作之间,另外一个事务对数据进行了修改,这时候两次读取的数据是不一致的。

    幻读:第一个事务对一定范围的数据进行批量修改,第二个事务在这个范围增加一条数据,这时候第一个事务就会丢失对新增数据的修改。

    总结:

    隔离级别越高,越能保证数据的完整性和一致性,但是对并发性能的影响也越大。

    大多数的数据库默认隔离级别为 Read Commited,比如 SqlServer、Oracle

    少数数据库默认隔离级别为:Repeatable Read 比如: MySQL InnoDB

    四、Spring中的隔离级别

    常量 解释
    ISOLATION_DEFAULT 这是个 PlatfromTransactionManager 默认的隔离级别,使用数据库默认的事务隔离级别。另外四个与 JDBC 的隔离级别相对应。
    ISOLATION_READ_UNCOMMITTED 这是事务最低的隔离级别,它充许另外一个事务可以看到这个事务未提交的数据。这种隔离级别会产生脏读,不可重复读和幻像读。
    ISOLATION_READ_COMMITTED 保证一个事务修改的数据提交后才能被另外一个事务读取。另外一个事务不能读取该事务未提交的数据。
    ISOLATION_REPEATABLE_READ 这种事务隔离级别可以防止脏读,不可重复读。但是可能出现幻像读。
    ISOLATION_SERIALIZABLE 这是花费最高代价但是最可靠的事务隔离级别。事务被处理为顺序执行。

    五、事务的嵌套

    通过上面的理论知识的铺垫,我们大致知道了数据库事务和spring事务的一些属性和特点,接下来我们通过分析一些嵌套事务的场景,来深入理解spring事务传播的机制。

    假设外层事务 Service A 的 Method A() 调用 内层Service B 的 Method B()

    PROPAGATION_REQUIRED(spring 默认)

    如果ServiceB.methodB() 的事务级别定义为 PROPAGATION_REQUIRED,那么执行 ServiceA.methodA() 的时候spring已经起了事务,这时调用 ServiceB.methodB(),ServiceB.methodB() 看到自己已经运行在 ServiceA.methodA() 的事务内部,就不再起新的事务。

    假如 ServiceB.methodB() 运行的时候发现自己没有在事务中,他就会为自己分配一个事务。

    这样,在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 内的任何地方出现异常,事务都会被回滚。

    PROPAGATION_REQUIRES_NEW

    比如我们设计 ServiceA.methodA() 的事务级别为 PROPAGATION_REQUIRED,ServiceB.methodB() 的事务级别为 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。

    那么当执行到 ServiceB.methodB() 的时候,ServiceA.methodA() 所在的事务就会挂起,ServiceB.methodB() 会起一个新的事务,等待 ServiceB.methodB() 的事务完成以后,它才继续执行。

    他与 PROPAGATION_REQUIRED 的事务区别在于事务的回滚程度了。因为 ServiceB.methodB() 是新起一个事务,那么就是存在两个不同的事务。如果 ServiceB.methodB() 已经提交,那么 ServiceA.methodA() 失败回滚,ServiceB.methodB() 是不会回滚的。如果 ServiceB.methodB() 失败回滚,如果他抛出的异常被 ServiceA.methodA() 捕获,ServiceA.methodA() 事务仍然可能提交(主要看B抛出的异常是不是A会回滚的异常)。

    PROPAGATION_SUPPORTS

    假设ServiceB.methodB() 的事务级别为 PROPAGATION_SUPPORTS,那么当执行到ServiceB.methodB()时,如果发现ServiceA.methodA()已经开启了一个事务,则加入当前的事务,如果发现ServiceA.methodA()没有开启事务,则自己也不开启事务。这种时候,内部方法的事务性完全依赖于最外层的事务。

    PROPAGATION_NESTED

    现在的情况就变得比较复杂了, ServiceB.methodB() 的事务属性被配置为 PROPAGATION_NESTED, 此时两者之间又将如何协作呢?
    ServiceB#methodB 如果 rollback, 那么内部事务(即 ServiceB#methodB) 将回滚到它执行前的 SavePoint 而外部事务(即 ServiceA#methodA) 可以有以下两种处理方式:

    a、捕获异常,执行异常分支逻辑

    void methodA() {

        try { 
    
    
    
            ServiceB.methodB(); 
    
    
    
        } catch (SomeException) { 
    
    
    
            // 执行其他业务, 如 ServiceC.methodC(); 
    
    
    
        } 
    
    
    
    } 
    

    这种方式也是嵌套事务最有价值的地方, 它起到了分支执行的效果, 如果 ServiceB.methodB 失败, 那么执行 ServiceC.methodC(), 而 ServiceB.methodB 已经回滚到它执行之前的 SavePoint, 所以不会产生脏数据(相当于此方法从未执行过), 这种特性可以用在某些特殊的业务中, 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都没有办法做到这一点。

    b、 外部事务回滚/提交 代码不做任何修改, 那么如果内部事务(ServiceB#methodB) rollback, 那么首先 ServiceB.methodB 回滚到它执行之前的 SavePoint(在任何情况下都会如此), 外部事务(即 ServiceA#methodA) 将根据具体的配置决定自己是 commit 还是 rollback

    另外三种事务传播属性基本用不到,在此不做分析。

    六、总结

    对于项目中需要使用到事务的地方,我建议开发者还是使用spring的TransactionCallback接口来实现事务,不要盲目使用spring事务注解,如果一定要使用注解,那么一定要对spring事务的传播机制和隔离级别有个详细的了解,否则很可能发生意想不到的效果。

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