Java架构师的数据库秘籍：事务隔离级别与失效全解析

原创

疯狂的KK

发布于 2024-04-18 19:25:55

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发布于 2024-04-18 19:25:55

文章被收录于专栏：AI绘画 Java项目实战

引言

在Java企业级应用开发中，数据库事务的隔离级别和事务失效是保证数据一致性和完整性的关键。本文将深入探讨MySQL数据库在Java程序中的事务隔离级别问题以及可能导致事务失效的各种场景，并通过示例代码展示如何在实际开发中处理这些问题。

1. 事务隔离级别概述

数据库事务的隔离级别定义了在并发环境下事务如何与其他事务隔离。MySQL支持四种隔离级别：读未提交（Read Uncommitted）、读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）、串行化（Serializable）。每个级别都旨在解决特定的并发问题，如脏读、不可重复读和幻读。

2. 事务隔离级别与并发问题

读未提交：最低的隔离级别，允许读取未提交的数据，可能会导致脏读。
读已提交：每次读取操作都获取最新的数据快照，避免了脏读，但可能会出现不可重复读。
可重复读：保证了在一个事务的执行期间，看到的数据保持不变，从而解决了不可重复读的问题，但幻读仍然可能发生。
串行化：最高的隔离级别，完全串行执行事务，避免了并发问题，但牺牲了并行性。

3. 事务失效的原因

事务失效通常指的是事务在执行过程中因为某些原因而无法正常完成，常见的原因包括：

超时：事务执行时间过长，超过了数据库设置的超时时间。
锁等待超时：事务在等待行锁或表锁时超时。
违反约束：数据操作违反了数据库的约束，如主键约束、外键约束等。
系统崩溃或网络问题：系统故障或网络中断导致事务中断。

4. 示例代码与场景分析

场景1：脏读

// 事务1
Connection conn1 = ...;
conn1.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED);
conn1.setAutoCommit(false);
Statement stmt1 = conn1.createStatement();
ResultSet rs1 = stmt1.executeQuery("SELECT * FROM account WHERE user_id = 1");

// 事务2
Connection conn2 = ...;
conn2.setAutoCommit(false);
Statement stmt2 = conn2.createStatement();
stmt2.executeUpdate("UPDATE account SET balance = balance + 100 WHERE user_id = 1");
conn2.commit();

// 事务1读取到了事务2未提交的数据
while(rs1.next()) {
    // ...
}
conn1.commit();

场景2：不可重复读

// 事务1
Connection conn1 = ...;
conn1.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);
conn1.setAutoCommit(false);
Statement stmt1 = conn1.createStatement();
ResultSet rs1 = stmt1.executeQuery("SELECT * FROM account WHERE user_id = 1");

// 在事务1两次读取之间，事务2更新了数据
Connection conn2 = ...;
conn2.setAutoCommit(false);
Statement stmt2 = conn2.createStatement();
stmt2.executeUpdate("UPDATE account SET balance = balance + 50 WHERE user_id = 1");
conn2.commit();

// 事务1第二次读取时看到的数据与第一次不同
ResultSet rs2 = stmt1.executeQuery("SELECT * FROM account WHERE user_id = 1");
conn1.commit();

场景3：幻读

// 事务1
Connection conn1 = ...;
conn1.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ);
conn1.setAutoCommit(false);
Statement stmt1 = conn1.createStatement();
ResultSet rs1 = stmt1.executeQuery("SELECT COUNT(*) FROM account WHERE user_id > 1");

// 事务2
Connection conn2 = ...;
conn2.setAutoCommit(false);
Statement stmt2 = conn2.createStatement();
stmt2.executeUpdate("INSERT INTO account (user_id, balance) VALUES (2, 100)");
conn2.commit();

// 事务1再次读取时，发现多了一行数据，这就是幻读
ResultSet rs2 = stmt1.executeQuery("SELECT COUNT(*) FROM account WHERE user_id > 1");
conn1.commit();

场景4：超时与锁等待超时

// 事务1锁定了表
Connection conn1 = ...;
conn1.setAutoCommit(false);
Statement stmt1 = conn1.createStatement();
stmt1.executeUpdate("LOCK TABLES account READ");

// 事务2尝试更新表，但因为事务1的锁定而等待
Connection conn2 = ...;
conn2.setAutoCommit(false);
Statement stmt2 = conn2.createStatement();
stmt2.executeUpdate("UPDATE account SET balance = balance + 100 WHERE user_id = 1");

// 如果事务1长时间不提交，事务2可能会超时
conn1.commit();
conn2.commit();