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谈谈事务的隔离性及在开发中的应用

对于关系型数据库事务,之前的理解还比较浅显,基本还停留在面试宝典中长期背诵的那些以及最基本的操作上,比如一个事务可以执行一对 SQL,一旦遇到异常后会全部回滚,不会造成脏数据。这里体现的是事务的原子性、一致性和持久性。对于隔离性,在之前的开发中基本没有用到过,一直用的数据库默认的隔离级别,也就没用更新的认识了。直到最近开发中遇到了一个小问题,促使我对隔离性有了新的认识和理解,本文就来讲讲事务的隔离性。

遇到的问题

这里就不对事务隔离性的定义再详细展开了,可以看我参考资料中的几篇博客,讲的都很到位。

现在开发中有这么一套业务逻辑:

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// 1. 查询数据库中是否有某条记录
// 2. 如果不存在,则通过 HTTP 调用另一个服务,执行一系列操作后,并插入该条数据
// 3. 再查一次,存在则继续接下来的业务
@Transactional
public void foo(){
// # 1st query
EntityA a = aService.findOneBy();
if(a == null){
// call other service and insert data
httpUtils.doPost("http://ip:port/createA");
// # 2nd query
a = aService.findOneBy();
}
}

注: 这边在设计上可能有一些问题,远程调用服务方法 createA(),其实直接将插入的数据 JSON 返回即可,不需要重复查询数据库,但是 createA() 这个方法默认是无返回的,由于某些原因无法做出改动。

乍一看这代码似乎并没有什么问题,逻辑也很简单。但实际上两次查询的结果是一样的,我们无法在成功执行 createA() 后得到新的数据。这是为什么呢?具体原因就是受到数据库隔离级别的影响。

事务的隔离性和 @Transactional

隔离性是关系型数据库事务 ACID 特征中的一种,意思是如果有多个事务并发执行,每个事务作出的修改必须与其他事务隔离。也就意味着事务间的操作相互不可见。同时为了权衡数据库性能和可靠性,SQL 标准中给出了集中隔离级别(不同的数据库实现方式不同)READ UNCOMMITED、READ COMMITED、REPEATABLE READ 和 SERIALIZABLE。

  • RAED UNCOMMITED:使用查询语句不会加锁,可能会读到未提交的行(Dirty Read);
  • READ COMMITED:只对记录加记录锁,而不会在记录之间加间隙锁,所以允许新的记录插入到被锁定记录的附近,所以再多次使用查询语句时,可能得到不同的结果(Non-Repeatable Read);
  • REPEATABLE READ:多次读取同一范围的数据会返回第一次查询的快照,不会返回不同的数据行,但是可能发生幻读(Phantom Read);
  • SERIALIZABLE:InnoDB 隐式地将全部的查询语句加上共享锁,解决了幻读的问题;

MySQL 中默认的事务隔离级别就是 REPEATABLE READ,但是它通过 Next-Key 锁也能够在某种程度上解决幻读的问题。

可通过以下 SQL 查看 MySQL 的隔离级别:

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use performance_schema;
select * from global_variables where variable_name = 'tx_isolation';

再来看看 Spring 中的申明式事务注解的用法。@Transactional 中可以配置以下参数:

属性名 说明
name 当在配置文件中有多个 TransactionManager , 可以用该属性指定选择哪个事务管理器。
propagation 事务的传播行为,默认值为 REQUIRED。
isolation 事务的隔离度,默认值采用 DEFAULT。
timeout 事务的超时时间,默认值为 -1。如果超过该时间限制但事务还没有完成,则自动回滚事务。
read-only 指定事务是否为只读事务,默认值为 false;为了忽略那些不需要事务的方法,比如读取数据,可以设置 read-only 为 true。
rollback-for 用于指定能够触发事务回滚的异常类型,如果有多个异常类型需要指定,各类型之间可以通过逗号分隔。
no-rollback- for 抛出 no-rollback-for 指定的异常类型,不回滚事务。

isolation = DEFAULT 意味着 Spring 默认会采用数据中配置的隔离级别,也就是 REPEATABLE READ,并且 MySQL 也解决了幻读。因此两次的 query 操作查询到的记录都为 null。对于事务而言这显然是一个正常的结果,但是对于我们的业务逻辑而言就存在问题了。按照上面的代码,我们就是想 “幻读” 到其他事务作出的修改。

让事务可”幻读“

当我们清楚地知道某些数据出现不可重复读和幻读的现象时,其实也就没什么关系了。为了是的上面的代码能够正常运行,我们可以作出以上改动。

  1. 直接修改 foo() 上的事务注解配置
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@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)
public void foo(){}

这样相当于在 MySQL 数据库的 REPEATABLE READ 隔离级别上降了一级,在 READ_COMMITTED 这个级别上会出现不可重复读和幻读的问题,也就意味着我们可以读到其他事务对数据库作出的修改,问题解决。

  1. aService.findOneBy() 方法以非事务方式运行或单独起一个事务
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@Transactional(propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
public findOneBy(){}

以非事务方式运行就可以读到其他事务的更新数据的。

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@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public findOneBy(){}

Propagation.REQUIRES_NEW 意思是创建一个新的事务,如果当前存在事务,则把当前事务挂起。这种方式相当于将 2 次查询操作不加入 foo() 的事务中,单独在自己的事务中运行,手动将事务串行化了,也就是 1st query --> createA --> 2nd query 依次进行,自然不存在并发事务,也就解决问题了。

总结

在大部分场景中,直接在 Service 层的方法上添加一个 @Transactional 就能让方法以事务的形式运行,能够很好的保证在出现异常的情况下有效的进行 rollback,防止产生脏数据。但是在某些特殊的场景下,还是需要手动细粒度的去控制事务的隔离级别和传播行为的,就比如文中描述到的这个场景。

隔离级别越高数据库的一致性越强,但性能越差。这点就需要在开发中去协调了,事务常见的问题脏读、不可重复读和幻读,除了脏读比较致命外,其余两个个人觉得只要是可控的,就都不是问题了。

还有一个问题,不知道能不能得到解答:SQL 标准中定义了事务具有隔离性,事务内部无法读到其他事务的操作结果,但如果 t1 读取了某条数据,并进行计算,此时 t2 修改了并且 commit,那么 t1 的计算结果不是全都会出现问题吗?不可重复读的意义在于哪?如果可以读到外部事务的更新,会出现什么问题?

参考资料