Java开发工程师(Web方向) - 03.数据库开发 - 第4章.事务
第4章--事务
事务原理与开发
事务Transaction： mysql
什么是事务？sql
事务是并发控制的基本单位，指做为单个逻辑工做单元执行的一系列操做，且逻辑工做单元需知足ACID特性。数据库
i.e. 银行转帐：开始交易；张三帐户扣除100元；李四帐户增长100元；结束交易。编程
事务的特性：ACID并发
原子性 Atomicity：整个交易必须做为一个总体来执行。（要么所有执行，要么所有不执行）app
一致性 Consistency：整个交易整体资金不变性能
隔离性 Isolation：单元测试
case1: 若张三给李四转帐过程当中，赵五给张三转帐了200元。两个交易并发执行。 测试
T1 T2ui
读取张三余额100；
读取张三余额100；
给李四转帐100，
更新张三余额为0；
交易结束 赵五转入200，
更新张三余额为300
交易结束
case2: 脏读：张三给别人转帐100以后张三存钱200，存钱后转帐因为系统缘由失败回滚。
读取一个事务未提交的更新
T1 T2
读取张三余额100
(转帐) 更新张三余额0
读取张三余额0
T1 Rollback() (存钱) 更新张三余额200
T2结束（张三帐户余额为200）
case3: 不可重复读：同一个事务，两次读取同一数值的结果不一样，成为不可重复读。
T1张三读取本身余额为100；T2读取张三余额100；T2存钱更新为300；T1张三读取余额为300。T1中两次读取张三余额即为不可重复读。
case4: 幻读：两次读取的结果包含的行记录不同。
T1读取全部用户（张3、李四）；T2新增用户赵五；T1读取全部用户（3个）；T1/T2结束。T1中两次读取的结果中行记录数不一样，称为幻读。
须要避免上述cases的产生
隔离性：交易之间相互隔离，在一个交易完成以前，不能受到其余交易的影响
持久性 Durability：整个交易过程一旦结束，不管出现任何状况，交易都应该是永久生效的
使用JDBC进行事务控制：
Connection类中
.setAutoCommit()：开启事务（若为false，则该Connection对象后续的sql都将做为事务来处理；若为true，则该Connection对象后续的全部sql都将做为单独的语句执行（默认为true））
.commit()：事务被提交，即事务生效并结束
.rollback()：回滚，回退到事务开始以前的状态
i.e.
ALTER TABLE user ADD Account int; UPDATE User SET Account = 100 WHERE id = 1; UPDATE User SET Account = 0 WHERE id > 1;
实现ZhangSi(1)给LiSan(2)转帐的过程：
(非事务：)
public static void TransferNonTransaction() { Connection conn = null; PreparedStatement ptmt = null; try { conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER_NAME, PASSWORD); String sql = "UPDATE User SET Account = ? WHERE userName = ? AND id = ?;"; // transfer 100 from ZhangSi(1) to LiSan(2) ptmt = conn.prepareStatement(sql); ptmt.setInt(1, 0); ptmt.setString(2, "ZhangSi"); ptmt.setInt(3, 1); ptmt.execute(); ptmt.setInt(1, 100); ptmt.setString(2, "LiSan"); ptmt.setInt(3, 2); ptmt.execute(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } finally { try { if (conn != null) conn.close(); if (ptmt != null) ptmt.close(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } }
执行完第一个ptmt.execute()后，数据库中ZhangSi的Account=0, LiSan的Account=0；
出现了一个中间状态，对于整个业务逻辑的实现是不可接受的。若是此时程序崩溃了将不可挽回。
(事务：)
public static void TransferByTransaction() { Connection conn = null; PreparedStatement ptmt = null; try { conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER_NAME, PASSWORD); // Using Transaction mechanism conn.setAutoCommit(false); String sql = "UPDATE User SET Account = ? WHERE userName = ? AND id = ?;"; ptmt = conn.prepareStatement(sql); ptmt.setInt(1, 0); ptmt.setString(2, "ZhangSi"); ptmt.setInt(3, 1); ptmt.execute(); ptmt.setInt(1, 100); ptmt.setString(2, "LiSan"); ptmt.setInt(3, 2); ptmt.execute(); // Commit the transaction conn.commit(); } catch (SQLException e) { // if something wrong happens, rolling back if(conn != null) { try { conn.rollback(); } catch (SQLException e1) { e1.printStackTrace(); } } e.printStackTrace(); } finally { try { if (conn != null) conn.close(); if (ptmt != null) ptmt.close(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } }
若在第一个ptmt.execute()时断点，并查询数据库，结果为事务执行以前的状态，并非中间状态。
直到conn.commit()方法执行完毕，事务中的全部操做在数据库中才有效。
Connection类中的检查点功能：
.setSavePoint()：在执行过程当中建立保存点，以便rollback()能够回滚到该保存点
.rollback(SavePoint savePoint)：回滚到某个检查点
i.e.
public static void rollbackTest() { Connection conn = null; PreparedStatement ptmt = null; // save point Savepoint sp = null; try { conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER_NAME, PASSWORD); conn.setAutoCommit(false); String sql = "UPDATE User SET Account = ? WHERE userName = ? AND id = ?;"; ptmt = conn.prepareStatement(sql); ptmt.setInt(1, 0); ptmt.setString(2, "ZhangSi"); ptmt.setInt(3, 1); ptmt.execute(); // create a save point sp = conn.setSavepoint(); ptmt.setInt(1, 100); ptmt.setString(2, "LiSan"); ptmt.setInt(3, 2); ptmt.execute(); // throw an exception manually for the purpose of testing throw new SQLException(); } catch (SQLException e) { // if something wrong happens, rolling back to the save point created before // and then transfer the money to Guoyi(3) if(conn != null) { try { conn.rollback(sp); System.out.println("Transfer from ZhangSi(1) to LiSan(2) failed;\n" + "Transfer to GuoYi(3) instead"); // other operations ptmt.setInt(1, 100); ptmt.setString(2, "GuoYi"); ptmt.setInt(3, 3); ptmt.executeQuery(); conn.commit(); } catch (SQLException e1) { e1.printStackTrace(); } } e.printStackTrace(); } finally { try { if (conn != null) conn.close(); if (ptmt != null) ptmt.close(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } }
事务的隔离级别：4个级别
读未提交（read uncommited)：可能致使脏读
读提交（read commited)：不可能脏读，可是会出现不可重复读
重复读（repeatable read)：不会出现不可重复读，可是会出现幻读
串行化（serializable）：最高隔离级别，不会出现幻读，但严格的并发控制、串行执行致使数据库性能差
N.B. 1. 事务隔离级别越高，数据库性能越差，但对于开发者而言编程难度越低。
2. MySQL默认事务隔离级别为重复读 repeatable read
JDBC设置隔离级别：
Connection对象中，
.getTransactionIsolation();
.setTransactionIsolation();
死锁分析与解决
上节讲到数据库的隔离性，开发者通常会使用加锁来保证隔离性，但会遇到死锁的问题。
场景：
数据库：
| ID | UserName | Account | Corp |
| 1 | ZhangSan | 100 | Ali |
| 2 | Lisi | 0 | Ali |
事务1：张三给李四转帐100元钱
事务2：张三和李四的单位改成Netease
事务持锁：
MySQL是以行加锁的方式来避免不一样事务对同一行数据的修改
事务1对张三这行记录的修改要使用到对这一行的行锁。
事务2同时并发执行，事务2先修改李四的行记录的Corp，使用了对李四的行锁。
事务1想要更新李四记录，须要持有李四的行锁，可是事务2占据了李四的行锁，因而事务1等待事务2执行完成后对李四行锁的释放。
事务2想要更新张三记录，须要持有张三的行锁，可是事务1占据了张三的行锁，因而事务2等待事务1执行完成后对张三行锁的释放。
事务1和事务2相互等待，两个事务都没法继续进行。
-->死锁
死锁：
两个或两个以上的事务在执行过程当中，因争夺锁资源而形成的一种互相等待的现象。
死锁产生的必要条件：
互斥：并发执行的事务为了进行必要的隔离保证执行正确，在事务结束前，须要对修改的数据库记录持锁，保证多个事务对相同数据库记录串行修改。对于大型并发系统而言是没法避免的。
请求和保持：一个事务须要申请多个资源，而且已经持有一个资源，在等待另外一个资源锁。死锁仅发生在请求两个或者两个以上的锁对象时。因为业务须要修改多行数据库记录，难以免。
不剥夺：已经得到锁资源的事务，在未执行完成前，不能被强制剥夺，只能使用完时由事务本身释放。通常用于已经出现死锁时，经过破坏该条件达到解除死锁的目的--数据库系统一般经过必定的死锁检测机制发现死锁，强制回滚持有锁的代价相对较小的事务，让另一个事务执行完毕，就能解除死锁的问题。
环路等待：发生死锁时，必然存在一个事务-锁的环形链，如事务1由于锁1等待事务2，事务2由于锁2等待事务一、等等。产生缘由：每一个事务获取锁的顺序不一致致使。解决方法：按照同一顺序获取锁，能够破坏该条件。经过分析死锁事务之间的锁竞争关系，调整SQL的顺序，达到消除死锁的目的。i.e. 若事务1和事务2刚开始都想获取锁1，就不会造成环路，就不会出现环路等待，不会出现死锁了。----按序获取锁资源：预防死锁。
MySQL中的锁：
排它锁 X：与其余任何锁都是冲突的
共享锁 S：多个事务能够共享一把锁。若事务1获取了共享锁，事务二还想获取共享锁，则不需等待（是兼容的）
| 欲加锁 已有锁 |
X | S |
| X | 冲突 | 冲突 |
| S | 冲突 | 兼容 |
加锁方式：
外部加锁：由应用程序执行特定sql语句进行显式添加，锁依赖关系较容易分析
共享锁（S)：select * from table lock in share mode;
排它锁（X)：select * from table for update;
内部加锁：
为了实现ACID特性，由数据库系统内部自动添加。
加锁规则繁琐，与SQL执行计划、事务隔离级别、表索引结构有关。
哪些SQL须要持有锁？
不须要：快照读：Innodb实现了多版本控制（MVCC），支持不加锁快照读。全部select语句不加锁，能够保证同一个select的结果集是一致的。可是不能保证同一个事物内部，select语句和其余语句的数据一致性，若是业务须要，需经过外部显式加锁。
须要：当前读：
加了外部锁的select语句
Update from table set ......
Insert into ......
Delete from table ......
SQL加锁分析：
i.e.
| ID | UserName | Account | Corp |
| 1 | ZhangSan | 100 | Ali |
| 2 | LiSi | 0 | Ali |
Update user set account = 0 where id = 1;
update语句直接在ID=1行数据处加排它锁，此时若为select操做 (是快照读)，则不会被阻塞。
Select UserName from user where id = 1 in share mode;
该语句对行记录加了共享锁，此时若其余事务也对该行记录加共享锁，是不会阻塞的
分析死锁的经常使用办法：
MySQL数据库会自动分析死锁并回滚代价最小的事务处理死锁。
可是开发人员须要在死锁处理之后避免死锁再次发生。
show engine innodb status;
其中有发生死锁时相关的sql语句，也会列出被系统强制回滚的事务
分析死锁产生的缘由，能够经过改变sql顺序等操做有效避免死锁再次产生。
事务单元测试
事务的隔离性是指？
- A.一个事务一旦提交成功，则事务对数据的改变将永久生效。
- B.事务包含的全部操做，要么所有完成，要么所有不完成。
- C.事务执行前和事务执行后，数据必须处于一致的状态。
- D.一个事务内部的操做及使用的数据对并发的其余事务是隔离的。
设有两个事务T一、T2，其并发操做如图所示，下面描述正确的是：
- A.该操做读取“脏”数据。
- B.该操做存在更新丢失。
- C.该操做不可重复读。
- D.该操做保证ACID特性。
JDBC 实现事务控制，开启事务使用哪一个方法？
- A..setSavePoint()
- B..commit()
- C..setAutoCommit(false)
- D..rollback()
如下哪一个事务隔离级别不存在脏读，可是存在不可重复读？
- A.read uncommitted
- B.repeatable read
- C.read committed
- D.serializable
如下哪项不是死锁产生的必要条件？
- A.单个事务。
- B.互斥。
- C.不剥夺。
- D.环路等待。
关于死锁描述不正确的是？
- A.MySQL数据库会自动解除死锁，随机回滚一个事务，解除事务持有的锁资源。
- B.单个事务是不会发生死锁的。
- C.Show engine innodb status 能够查看发生死锁的SQL语句。
- D.死锁产生的根本缘由是因为两个事务之间的加锁顺序问题。
如下描述正确的是？
- A.为了预防死锁，在完成应用程序时，必须作到按序加锁，这主要是破坏死锁必要条件的不剥夺条件。
- B.MySQL 数据库实现了多版本控制，支持快照读，读不加锁。
- C.在MySQL中存在共享锁和排他锁两种加锁模式，一个事务对某行记录加了共享锁，则另一个事务不管是添加共享锁仍是排他锁，均可以添加。
- D.MySQL数据库实现了事务死锁检测和解决机制，数据库系统一旦发现死锁，会自动强制回滚代价最小的事务，解除死锁。
事务做业
事务的单元做业，包括一道编程题目。
有一个在线交易电商平台，有两张表，分别是库存表和订单表，以下：
如今买家XiaoMing在该平台购买bag一个，须要同时在库存表中对bag库存记录减一，同时在订单表中生成该订单的相关记录。
请编写Java程序，实现XiaoMing购买bag逻辑。订单表ID字段为自增字段，无需赋值。
答：
建立数据库：
mysql> CREATE TABLE Inventory ( -> ID int auto_increment primary key, -> ProductName varchar(20) not null, -> Inventory int not null); mysql> INSERT INTO Inventory VALUES (null, "watch", 25); mysql> INSERT INTO Inventory VALUES (null, "bag", 20); mysql> CREATE TABLE Orders ( -> Id int auto_increment primary key, -> Buyer varchar(20) not null, -> ProductName varchar(20) not null);
业务逻辑：
public static void purchase() throws ClassNotFoundException { Connection conn = null; PreparedStatement ptmt = null; ResultSet rs = null; String sql = ""; int currNumberofBags = -1; String buyer = "XiaoMing"; String productToBuy = "bag"; Class.forName(DRIVER_NAME); try { conn = DriverManager.getConnection(DB_URL, USER_NAME, PASSWORD); conn.setAutoCommit(false); // the number of bags in the inventory sql = "SELECT Inventory FROM Inventory WHERE ProductName = ?"; ptmt = conn.prepareStatement(sql); ptmt.setString(1, productToBuy); rs = ptmt.executeQuery(); if (rs.next()) { currNumberofBags = rs.getInt("Inventory"); } if (currNumberofBags > 0) { // Buy one bag sql = "UPDATE Inventory SET Inventory = ? WHERE ProductName = ?"; ptmt = conn.prepareStatement(sql); ptmt.setInt(1, currNumberofBags-1); ptmt.setString(2, productToBuy); ptmt.execute(); sql = "INSERT INTO Orders VALUES (null, ?, ?);"; ptmt = conn.prepareStatement(sql); ptmt.setString(1, buyer); ptmt.setString(2, productToBuy); ptmt.execute(); } conn.commit(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); try { conn.rollback(); } catch (SQLException e1) { e1.printStackTrace(); } } finally { try { if (conn != null) conn.close(); if (ptmt != null) ptmt.close(); if (rs != null) rs.close(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException { purchase(); }
第一次执行后：
mysql> select * from inventory; +----+-------------+-----------+ | Id | ProductName | Inventory | +----+-------------+-----------+ | 1 | watch | 25 | | 2 | bag | 19 | +----+-------------+-----------+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql> select * from orders; +----+----------+-------------+ | Id | Buyer | ProductName | +----+----------+-------------+ | 3 | XiaoMing | bag | +----+----------+-------------+ 1 row in set (0.00 sec)
第二次执行后：
mysql> select * from inventory; +----+-------------+-----------+ | Id | ProductName | Inventory | +----+-------------+-----------+ | 1 | watch | 25 | | 2 | bag | 18 | +----+-------------+-----------+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql> select * from orders; +----+----------+-------------+ | Id | Buyer | ProductName | +----+----------+-------------+ | 3 | XiaoMing | bag | | 4 | XiaoMing | bag | +----+----------+-------------+ 2 rows in set (0.00 sec)
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