第4章--事务

事务原理与开发

事务Transaction：

什么是事务？

事务是并发控制的基本单位，指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作，且逻辑工作单元需满足ACID特性。

i.e. 银行转账：开始交易；张三账户扣除100元；李四账户增加100元；结束交易。

事务的特性：ACID

原子性 Atomicity：整个交易必须作为一个整体来执行。（要么全部执行，要么全部不执行）

一致性 Consistency：整个交易总体资金不变

隔离性 Isolation：

case1: 若张三给李四转账过程中，赵五给张三转账了200元。两个交易并发执行。

T1   T2

读取张三余额100；

读取张三余额100；

给李四转账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：张三给别人转账100之后张三存钱200，存钱后转账由于系统原因失败回滚。

读取一个事务未提交的更新

T1 T2

读取张三余额100

(转账) 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（张三账户余额为200）

case3: 不可重复读：同一个事务，两次读取同一数值的结果不同，成为不可重复读。

T1张三读取自己余额为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一样。

T1读取所有用户（张三、李四）；T2新增用户赵五；T1读取所有用户（3个）；T1/T2结束。T1中两次读取的结果中行记录数不同，称为幻读。

需要避免上述cases的产生

隔离性：交易之间相互隔离，在一个交易完成之前，不能受到其他交易的影响

持久性 Durability：整个交易过程一旦结束，无论出现任何情况，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都将作为事务来处理；若为true，则该Connection对象后续的所有sql都将作为单独的语句执行（默认为true））

.commit()：事务被提交，即事务生效并结束

.rollback()：回滚，回退到事务开始之前的状态

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)转账的过程：

(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。如果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，结果为事务执行之前的状态，并不是中间状态。

直到conn.commit()方法执行完毕，事务中的所有操作在数据库中才有效。

Connection类中的检查点功能：

.setSavePoint()：在执行过程中创建保存点，以便rollback()可以回滚到该保存点

.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)：可能导致脏读

读提交（read commited)：不可能脏读，但是会出现不可重复读

重复读（repeatable read)：不会出现不可重复读，但是会出现幻读

串行化（serializable）：最高隔离级别，不会出现幻读，但严格的并发控制、串行执行导致数据库性能差

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