SpringBoot 系列教程之事务隔离级别知识点小结
SpringBoot 系列教程之事务隔离级别知识点小结
上一篇博文介绍了声明式事务@Transactional的简单使用姿势，最文章的最后给出了这个注解的多个属性，本文将着重放在事务隔离级别的知识点上，并通过实例演示不同的事务隔离级别下，脏读、不可重复读、幻读的具体场景
I. 基础知识
在进入正文之前，先介绍一下事务隔离级别的一些基础知识点，详细内容，推荐参考博文
1. 基本概念
以下基本概念源于个人理解之后，通过简单的 case 进行描述，如有问题，欢迎拍砖
更新丢失
简单来讲，两个事务 A,B 分别更新一条记录的 filedA, filedB 字段，其中事务 B 异常，导致回滚，将这条记录的恢复为修改之前的状态，导致事务 A 的修改丢失了，这就是更新丢失
脏读
读取到另外一个事务未提交的修改，所以当另外一个事务是失败导致回滚的时候，这个读取的数据其实是不准确的，这就是脏读
不可重复读
简单来讲，就是一个事务内，多次查询同一个数据，返回的结果居然不一样，这就是不可重复度（重复读取的结果不一样）
幻读
同样是多次查询，但是后面查询时，发现多了或者少了一些记录
比如：查询 id 在[1,10]之间的记录，第一次返回了 1,2,3 三条记录；但是另外一个事务新增了一个 id 为 4 的记录，导致再次查询时，返回了 1,2,3,4 四条记录，第二次查询时多了一条记录，这就是幻读
幻读和不可重复读的主要区别在于：
幻读针对的是查询结果为多个的场景，出现了数据的增加 or 减少 不可重复读对的是某些特定的记录，这些记录的数据与之前不一致
2. 隔离级别
后面测试的数据库为 mysql，引擎为 innodb，对应有四个隔离级别
| 隔离级别 | 说明 | fix | not fix |
|---|---|---|---|
| RU(read uncommitted) | 未授权读，读事务允许其他读写事务；未提交写事务禁止其他写事务（读事务 ok） | 更新丢失 | 脏读，不可重复读，幻读 |
| RC(read committed) | 授权读，读事务允许其他读写事务；未提交写事务，禁止其他读写事务 | 更新丢失，脏读 | 不可重复读，幻读 |
| RR(repeatable read) | 可重复度，读事务禁止其他写事务；未提交写事务，禁止其他读写事务 | 更新丢失，脏读，不可重复度 | 幻读 |
| serializable | 序列化读，所有事务依次执行 | 更新丢失，脏读，不可重复度，幻读 | - |
说明，下面纯为个人观点，不代表权威，谨慎理解和引用
我个人的观点，rr 级别在 mysql 的 innodb 引擎上，配合 mvvc + gap 锁，已经解决了幻读问题 下面这个 case 是幻读问题么？ 从锁的角度来看，步骤 1、2 虽然开启事务，但是属于快照读；而 9 属于当前读；他们读取的源不同，应该不算在幻读定义中的同一查询条件中
II. 配置
接下来进入实例演示环节，首先需要准备环境，创建测试项目
创建一个 SpringBoot 项目，版本为2.2.1.RELEASE，使用 mysql 作为目标数据库，存储引擎选择Innodb，事务隔离级别为 RR
1. 项目配置
在项目pom.xml文件中，加上spring-boot-starter-jdbc，会注入一个DataSourceTransactionManager的 bean，提供了事务支持
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId>
</dependency>
2. 数据库配置
进入 spring 配置文件application.properties，设置一下 db 相关的信息
## DataSource
spring.datasource.url=jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/story?useUnicode=true&characterEncoding=UTF-8&useSSL=false
spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=
3. 数据库
新建一个简单的表结构，用于测试
CREATE TABLE `money` (
`id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`name` varchar(20) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '用户名',
`money` int(26) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '钱',
`is_deleted` tinyint(1) NOT NULL DEFAULT '0',
`create_at` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '创建时间',
`update_at` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
PRIMARY KEY (`id`),
KEY `name` (`name`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
III. 实例演示
1. 初始化数据
准备一些用于后续操作的数据
@Component
public class DetailDemo {
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
@PostConstruct
public void init() {
String sql = "replace into money (id, name, money) values (320, '初始化', 200)," + "(330, '初始化', 200)," +
"(340, '初始化', 200)," + "(350, '初始化', 200)";
jdbcTemplate.execute(sql);
}
}
提供一些基本的查询和修改方法
private boolean updateName(int id) {
String sql = "update money set `name`='更新' where id=" + id;
jdbcTemplate.execute(sql);
return true;
}
public void query(String tag, int id) {
String sql = "select * from money where id=" + id;
Map map = jdbcTemplate.queryForMap(sql);
System.out.println(tag + " >>>> " + map);
}
private boolean updateMoney(int id) {
String sql = "update money set `money`= `money` + 10 where id=" + id;
jdbcTemplate.execute(sql);
return false;
}
2. RU 隔离级别
我们先来测试 RU 隔离级别，通过指定@Transactional注解的isolation属性来设置事务的隔离级别
通过前面的描述，我们知道 RU 会有脏读问题，接下来设计一个 case，进行演示
事务一，修改数据
/**
* ru隔离级别的事务，可能出现脏读，不可避免不可重复读，幻读
*
* @param id
*/
@Transactional(isolation = Isolation.READ_UNCOMMITTED, rollbackFor = Exception.class)
public boolean ruTransaction(int id) throws InterruptedException {
if (this.updateName(id)) {
this.query("ru: after updateMoney name", id);
Thread.sleep(2000);
if (this.updateMoney(id)) {
return true;
}
}
this.query("ru: after updateMoney money", id);
return false;
}
只读事务二(设置 readOnly 为 true，则事务为只读)多次读取相同的数据，我们希望在事务二的第一次读取中，能获取到事务一的中间修改结果（所以请注意两个方法中的 sleep 使用）
@Transactional(readOnly = true, isolation = Isolation.READ_UNCOMMITTED, rollbackFor = Exception.class)
public boolean readRuTransaction(int id) throws InterruptedException {
this.query("ru read only", id);
Thread.sleep(1000);
this.query("ru read only", id);
return true;
}
接下来属于测试的 case，用两个线程来调用只读事务，和读写事务
@Component
public class DetailTransactionalSample {
@Autowired
private DetailDemo detailDemo;
/**
* ru 隔离级别
*/
public void testRuIsolation() throws InterruptedException {
int id = 330;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
call("ru: 只读事务 - read", id, detailDemo::readRuTransaction);
}
}).start();
call("ru 读写事务", id, detailDemo::ruTransaction);
}
}
private void call(String tag, int id, CallFunc<Integer, Boolean> func) {
System.out.println("============ " + tag + " start ========== ");
try {
func.apply(id);
} catch (Exception e) {
}
System.out.println("============ " + tag + " end ========== \n");
}
@FunctionalInterface
public interface CallFunc<T, R> {
R apply(T t) throws Exception;
}
输出结果如下
============ ru 读写事务 start ==========
============ ru: 只读事务 - read start ==========
ru read only >>>> {id=330, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:37:51.0, update_at=2020-01-20 11:37:51.0}
ru: after updateMoney name >>>> {id=330, name=更新, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:37:51.0, update_at=2020-01-20 11:37:52.0}
ru read only >>>> {id=330, name=更新, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:37:51.0, update_at=2020-01-20 11:37:52.0}
============ ru: 只读事务 - read end ==========
ru: after updateMoney money >>>> {id=330, name=更新, money=210, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:37:51.0, update_at=2020-01-20 11:37:54.0}
============ ru 读写事务 end ==========
关注一下上面结果中ru read only >>>>开头的记录，首先两次输出结果不一致，所以不可重复读问题是存在的
其次，第二次读取的数据与读写事务中的中间结果一致，即读取到了未提交的结果，即为脏读
3. RC 事务隔离级别
rc 隔离级别，可以解决脏读，但是不可重复读问题无法避免，所以我们需要设计一个 case，看一下是否可以读取另外一个事务提交后的结果
在前面的测试 case 上，稍微改一改
// ---------- rc 事物隔离级别
// 测试不可重复读，一个事务内，两次读取的结果不一样
@Transactional(readOnly = true, isolation = Isolation.READ_COMMITTED, rollbackFor = Exception.class)
public boolean readRcTransaction(int id) throws InterruptedException {
this.query("rc read only", id);
Thread.sleep(1000);
this.query("rc read only", id);
Thread.sleep(3000);
this.query("rc read only", id);
return true;
}
/**
* rc隔离级别事务，未提交的写事务，会挂起其他的读写事务；可避免脏读，更新丢失；但不能防止不可重复读、幻读
*
* @param id
* @return
*/
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED, rollbackFor = Exception.class)
public boolean rcTranaction(int id) throws InterruptedException {
if (this.updateName(id)) {
this.query("rc: after updateMoney name", id);
Thread.sleep(2000);
if (this.updateMoney(id)) {
return true;
}
}
return false;
}
测试用例
/**
* rc 隔离级别
*/
private void testRcIsolation() throws InterruptedException {
int id = 340;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
call("rc: 只读事务 - read", id, detailDemo::readRcTransaction);
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
call("rc 读写事务 - read", id, detailDemo::rcTranaction);
}
输出结果如下
============ rc: 只读事务 - read start ==========
rc read only >>>> {id=340, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:17.0}
============ rc 读写事务 - read start ==========
rc: after updateMoney name >>>> {id=340, name=更新, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:23.0}
rc read only >>>> {id=340, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:17.0}
============ rc 读写事务 - read end ==========
rc read only >>>> {id=340, name=更新, money=210, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:25.0}
============ rc: 只读事务 - read end ==========
从上面的输出中，在只读事务，前面两次查询，结果一致，虽然第二次查询时，读写事务修改了这个记录，但是并没有读取到这个中间记录状态，所以这里没有脏读问题；
当读写事务完毕之后，只读事务的第三次查询中，返回的是读写事务提交之后的结果，导致了不可重复读
4. RR 事务隔离级别
针对 rr，我们主要测试一下不可重复读的解决情况，设计 case 相对简单
/**
* 只读事务，主要目的是为了隔离其他事务的修改，对本次操作的影响；
*
* 比如在某些耗时的涉及多次表的读取操作中，为了保证数据一致性，这个就有用了；开启只读事务之后，不支持修改数据
*/
@Transactional(readOnly = true, isolation = Isolation.REPEATABLE_READ, rollbackFor = Exception.class)
public boolean readRrTransaction(int id) throws InterruptedException {
this.query("rr read only", id);
Thread.sleep(3000);
this.query("rr read only", id);
return true;
}
/**
* rr隔离级别事务，读事务禁止其他的写事务，未提交写事务，会挂起其他读写事务；可避免脏读，不可重复读，（我个人认为，innodb引擎可通过mvvc+gap锁避免幻读）
*
* @param id
* @return
*/
@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ, rollbackFor = Exception.class)
public boolean rrTransaction(int id) {
if (this.updateName(id)) {
this.query("rr: after updateMoney name", id);
if (this.updateMoney(id)) {
return true;
}
}
return false;
}
我们希望读写事务的执行周期在只读事务的两次查询之内，所有测试代码如下
/**
* rr
* 测试只读事务
*/
private void testReadOnlyCase() throws InterruptedException {
// 子线程开启只读事务，主线程执行修改
int id = 320;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
call("rr 只读事务 - read", id, detailDemo::readRrTransaction);
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
call("rr 读写事务", id, detailDemo::rrTransaction);
}
输出结果
============ rr 只读事务 - read start ==========
rr read only >>>> {id=320, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:17.0}
============ rr 读写事务 start ==========
rr: after updateMoney name >>>> {id=320, name=更新, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:28.0}
============ rr 读写事务 end ==========
rr read only >>>> {id=320, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 11:46:17.0, update_at=2020-01-20 11:46:17.0}
============ rr 只读事务 - read end ==========
两次只读事务的输出一致，并没有出现上面的不可重复读问题
说明
@Transactional注解的默认隔离级别为Isolation#DEFAULT，也就是采用数据源的隔离级别，mysql innodb 引擎默认隔离级别为 RR（所有不额外指定时，相当于 RR）
5. SERIALIZABLE 事务隔离级别
串行事务隔离级别，所有的事务串行执行，实际的业务场景中，我没用过... 也不太能想像，什么场景下需要这种
@Transactional(readOnly = true, isolation = Isolation.SERIALIZABLE, rollbackFor = Exception.class)
public boolean readSerializeTransaction(int id) throws InterruptedException {
this.query("serialize read only", id);
Thread.sleep(3000);
this.query("serialize read only", id);
return true;
}
/**
* serialize，事务串行执行，fix所有问题，但是性能低
*
* @param id
* @return
*/
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE, rollbackFor = Exception.class)
public boolean serializeTransaction(int id) {
if (this.updateName(id)) {
this.query("serialize: after updateMoney name", id);
if (this.updateMoney(id)) {
return true;
}
}
return false;
}
测试 case
/**
* Serialize 隔离级别
*/
private void testSerializeIsolation() throws InterruptedException {
int id = 350;
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
call("Serialize: 只读事务 - read", id, detailDemo::readSerializeTransaction);
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
call("Serialize 读写事务 - read", id, detailDemo::serializeTransaction);
}
输出结果如下
============ Serialize: 只读事务 - read start ==========
serialize read only >>>> {id=350, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 12:10:23.0, update_at=2020-01-20 12:10:23.0}
============ Serialize 读写事务 - read start ==========
serialize read only >>>> {id=350, name=初始化, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 12:10:23.0, update_at=2020-01-20 12:10:23.0}
============ Serialize: 只读事务 - read end ==========
serialize: after updateMoney name >>>> {id=350, name=更新, money=200, is_deleted=false, create_at=2020-01-20 12:10:23.0, update_at=2020-01-20 12:10:39.0}
============ Serialize 读写事务 - read end ==========
只读事务的查询输出之后，才输出读写事务的日志，简单来讲就是读写事务中的操作被 delay 了
6. 小结
本文主要介绍了事务的几种隔离级别，已经不同干的隔离级别对应的场景，可能出现的问题；
隔离级别说明
| 级别 | fix | not fix |
|---|---|---|
| RU | 更新丢失 | 脏读，不可重复读，幻读 |
| RC | 更新丢失 脏读 | 不可重复读，幻读 |
| RR | 更新丢、脏读，不可重复读，幻读 | - |
| serialze | 更新丢失、 脏读，不可重复读，幻读 | - |
使用说明
mysql innodb 引擎默认为 RR 隔离级别； @Transactinoal注解使用数据库的隔离级别，即 RR通过指定 Transactional#isolation来设置事务的事务级别
IV. 其他
0. 系列博文&源码
系列博文
180926-SpringBoot 高级篇 DB 之基本使用[2] 190407-SpringBoot 高级篇 JdbcTemplate 之数据插入使用姿势详解[3] 190412-SpringBoot 高级篇 JdbcTemplate 之数据查询上篇[4] 190417-SpringBoot 高级篇 JdbcTemplate 之数据查询下篇[5] 190418-SpringBoot 高级篇 JdbcTemplate 之数据更新与删除[6] 200119-SpringBoot 系列教程之声明式事务 Transactional[7]
源码
工程：https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo[8] 实例源码: https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo/blob/master/spring-boot/101-jdbctemplate-transaction[9]
1. 一灰灰 Blog
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参考资料
mysql之锁与事务: https://juejin.im/post/5ab5e44a6fb9a028c97a013d
[2]180926-SpringBoot高级篇DB之基本使用: http://spring.hhui.top/spring-blog/2018/09/26/180926-SpringBoot%E9%AB%98%E7%BA%A7%E7%AF%87DB%E4%B9%8B%E5%9F%BA%E6%9C%AC%E4%BD%BF%E7%94%A8/
[3]190407-SpringBoot高级篇JdbcTemplate之数据插入使用姿势详解: http://spring.hhui.blog/spring-blog/2019/04/07/190407-SpringBoot%E9%AB%98%E7%BA%A7%E7%AF%87JdbcTemplate%E4%B9%8B%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%8F%92%E5%85%A5%E4%BD%BF%E7%94%A8%E5%A7%BF%E5%8A%BF%E8%AF%A6%E8%A7%A3/
[4]190412-SpringBoot高级篇JdbcTemplate之数据查询上篇: http://spring.hhui.top/spring-blog/2019/04/12/190412-SpringBoot%E9%AB%98%E7%BA%A7%E7%AF%87JdbcTemplate%E4%B9%8B%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%9F%A5%E8%AF%A2%E4%B8%8A%E7%AF%87/
[5]190417-SpringBoot高级篇JdbcTemplate之数据查询下篇: http://spring.hhui.top/spring-blog/2019/04/17/190417-SpringBoot%E9%AB%98%E7%BA%A7%E7%AF%87JdbcTemplate%E4%B9%8B%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%9F%A5%E8%AF%A2%E4%B8%8B%E7%AF%87/
[6]190418-SpringBoot高级篇JdbcTemplate之数据更新与删除: http://spring.hhui.top/spring-blog/2019/04/18/190418-SpringBoot%E9%AB%98%E7%BA%A7%E7%AF%87JdbcTemplate%E4%B9%8B%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%9B%B4%E6%96%B0%E4%B8%8E%E5%88%A0%E9%99%A4/
[7]200119-SpringBoot系列教程之声明式事务Transactional: http://spring.hhui.top/spring-blog/2020/01/19/200119-SpringBoot%E7%B3%BB%E5%88%97%E6%95%99%E7%A8%8B%E4%B9%8B%E5%A3%B0%E6%98%8E%E5%BC%8F%E4%BA%8B%E5%8A%A1Transactional/
[8]https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo: https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo
[9]https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo/blob/master/spring-boot/101-jdbctemplate-transaction: https://github.com/liuyueyi/spring-boot-demo/blob/master/spring-boot/101-jdbctemplate-transaction
[10]https://blog.hhui.top: https://blog.hhui.top
[11]http://spring.hhui.top: http://spring.hhui.top