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分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起

春节临近,松哥也有点无心撸码。不过很多时候,很多事情,我们不能由着自己的性子,还是要控制一下自己,这不,松哥最近又打算开一个坑,和大家聊一聊分布式事务,因为我们做微服务,分布式事务肯定是跳不过去的坎。这个坑有点大,年前先更几篇。

说到分布式事务,很多小伙伴可能会想到 TCC ,但是实际上,分布式事务本身是一个比较大的话题,一步一步从头开始讲,会涉及到数据库事务、Jdbc 事务、Spring 事务、消息驱动模式处理事务、事件溯源模式等等很多种。

1. 理论

MySQL 中事务的隔离级别一共分为四种,分别如下:

  • 序列化(SERIALIZABLE)
  • 可重复读(REPEATABLE READ)
  • 提交读(READ COMMITTED)
  • 未提交读(READ UNCOMMITTED)

四种不同的隔离级别含义分别如下:

  1. SERIALIZABLE

如果隔离级别为序列化,则用户之间通过一个接一个顺序地执行当前的事务,这种隔离级别提供了事务之间最大限度的隔离。

  1. REPEATABLE READ

在可重复读在这一隔离级别上,事务不会被看成是一个序列。不过,当前正在执行事务的变化仍然不能被外部看到,也就是说,如果用户在另外一个事务中执行同条 SELECT 语句数次,结果总是相同的。(因为正在执行的事务所产生的数据变化不能被外部看到)。

  1. READ COMMITTED

READ COMMITTED 隔离级别的安全性比 REPEATABLE READ 隔离级别的安全性要差。处于 READ COMMITTED 级别的事务可以看到其他事务对数据的修改。也就是说,在事务处理期间,如果其他事务修改了相应的表,那么同一个事务的多个 SELECT 语句可能返回不同的结果。

  1. READ UNCOMMITTED

READ UNCOMMITTED 提供了事务之间最小限度的隔离。除了容易产生虚幻的读操作和不能重复的读操作外,处于这个隔离级的事务可以读到其他事务还没有提交的数据,如果这个事务使用其他事务不提交的变化作为计算的基础,然后那些未提交的变化被它们的父事务撤销,这就导致了大量的数据变化。

在 MySQL 数据库种,默认的事务隔离级别是 REPEATABLE READ

2. 实战

接下来通过几条简单的 SQL 向读者验证上面的理论。

2.1 查看隔离级别

通过如下 SQL 可以查看数据库实例默认的全局隔离级别和当前 session 的隔离级别:

SELECT @@GLOBAL.tx_isolation, @@tx_isolation;

查询结果如图:

1-1

可以看到,默认的隔离级别为 REPEATABLE-READ,通过如下命令可以修改隔离级别(建议开发者在修改时修改当前 session 隔离级别即可):

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED

上面这条 SQL 表示将当前 session 的数据库隔离级别设置为 READ UNCOMMITTED,设置成功后,再次查询隔离级别,发现当前 session 的隔离级别已经变了,如图1-2:

分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起
1-2

注意,如果只是修改了当前 session 的隔离级别,则换一个 session 之后,隔离级别又会恢复到默认的隔离级别

2.2 READ UNCOMMITTED

READ UNCOMMITTED 是最低隔离级别,这种隔离级别中存在脏读、不可重复读以及幻象读问题,下面分别予以介绍。

首先创建一个简单的表,预设两条数据,如下:

分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起
1-3

表的数据很简单,有 zhangsan 和 lisi 两个用户,两个人的账户各有 1000 人民币。现在模拟这两个用户之间的一个转账操作。

注意,如果读者使用的是 Navicat 的话,不同的查询窗口就对应了不同的 session,如果读者使用了 SQLyog 的话,不同查询窗口对应同一个 session,因此如果使用 SQLyog,需要读者再开启一个新的连接,在新的连接种进行查询操作。

2.2.1 脏读

一个事务读到另外一个事务还没有提交的数据,称之为脏读。具体操作如下:

1.首先打开两个SQL操作窗口,假设分别为 A 和 B,在 A 窗口中输入如下几条 SQL (输入完成后不用执行):

START TRANSACTION;
UPDATE user set account=account+100 where username='zhangsan';
UPDATE user set account=account-100 where username='lisi';
COMMIT;

2.在 B 窗口执行如下 SQL,修改默认的事务隔离级别为 READ UNCOMMITTED,如下:

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED

3.接下来在 B 窗口中输入如下 SQL,输入完成后,首先执行第一行开启事务(注意只需要执行一行即可):

START TRANSACTION;
SELECT * from user;
COMMIT;

4.接下来执行 A 窗口中的前两条 SQL,即开启事务,给 zhangsan 这个账户添加 100 元。

5.进入到 B 窗口,执行 B 窗口的第二条查询 SQL(SELECT * from user;),结果如下:

分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起
1-4

可以看到,A 窗口中的事务,虽然还未提交,但是 B 窗口中已经可以查询到数据的相关变化了。

这就是脏读问题。

2.2.2 不可重复读

不可重复读是指一个事务先后读取同一条记录,但两次读取的数据不同,称之为不可重复读。具体操作步骤如下(操作之前先将两个账户的钱都恢复为1000):

1.首先打开两个查询窗口 A 和 B ,并且将 B 的数据库事务隔离级别设置为 READ UNCOMMITTED。具体 SQL 参考上文,这里不赘述。

2.在 B 窗口中输入如下 SQL,然后只执行前两条 SQL 开启事务并查询 zhangsan 的账户:

START TRANSACTION;
SELECT * from user where username='zhangsan';
COMMIT;

前两条 SQL 执行结果如下:

分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起
1-5

3.在 A 窗口中执行如下 SQL,给 zhangsan 这个账户添加 100 块钱,如下:

START TRANSACTION;
UPDATE user set account=account+100 where username='zhangsan';
COMMIT;

4.再次回到 B 窗口,执行 B 窗口的第二条 SQL 查看 zhangsan 的账户,结果如下:

分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起
1-6

zhangsan 的账户已经发生了变化,即前后两次查看 zhangsan 账户,结果不一致。不可重复读强调的是其他事务对数据进行了修改或者删除,这一点注意和幻象读进行区分。

2.2.3 幻象读

幻象读和不可重复读比较像,强调了不同方面。幻象读是指当一个事务根据条件查询数据时,另外一个事务插入一条新记录,这条新数据恰好可以满足第一个事务的查询条件,然后此时再次执行第一个事务,就会看到第二个事务插入的新记录,这个新记录就称为“幻象”。

例如,执行如下SQL查询当前表的用户数量:

START TRANSACTION;
SELECT COUNT(*) FROM user;
COMMIT;

获取到的结果为 2,表示有两个用户。

此时在一个新的事务中,向表中添加新记录,然后再次执行这里第二行统计 SQL,就会查到三个用户,这个比较简单,本文就不演示了。

2.3 READ COMMITTED

和 READ UNCOMMITTED 相比,READ COMMITTED 主要解决了脏读的问题,对于不可重复读和幻象读则未解决。操作案例与上文一致,这里不再赘述。

2.4 REPEATABLE READ

和 READ COMMITTED 相比,REPEATABLE READ 进一步解决了不可重复读的问题,但是幻象读则未解决。操作案例与上文一致,这里不再赘述。

注意,REPEATABLE READ 也是 InnoDB 引擎的默认数据库事务隔离级别

2.5 SERIALIZABLE

SERIALIZABLE 提供了事务之间最大限度的隔离,在这种隔离级别中,事务一个接一个顺序的执行,不会发生脏读、可不重复读以及幻象读问题。最安全。相关操作案例与上文一致,这里不再赘述。

3. 总结

总的来说,隔离级别和脏读、不可重复读以及幻象读的对应关系如下:

隔离级别 脏读 不可重复读 幻象读
READ UNCOMMITTED 允许 允许 允许
READ COMMITED 不允许 允许 允许
REPEATABLE READ 不允许 不允许 允许
SERIALIZABLE 不允许 不允许 不允许

性能关系如图:

分布式事务开局第一篇,从数据库事务隔离级别说起
1-7

好了,这篇文章就和小伙伴们先说这么多,大家不妨写几行 SQL 试一试。

松哥明天也要回家啦,祝小伙伴们新年快乐哦~

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