谷粒商城实战笔记-284-商城业务-分布式事务-本地事务隔离级别传播行为等复习

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在数据库系统中，事务是保证数据一致性的关键机制之一。

事务处理遵循ACID原则，并且有不同的隔离级别来防止并发事务间的数据冲突。

此外，事务的传播性是指在多层调用中如何继承事务的行为。

一，ACID原则

ACID是Atomicity（原子性）、Consistency（一致性）、Isolation（隔离性）和Durability（持久性）的缩写，这是事务处理的基本原则。

1. 原子性（Atomicity）：

   • 事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不完成。如果事务的一部分成功而另一部分失败，则整个事务被视为失败，并且之前成功的部分也将被回滚。

2. 一致性（Consistency）：

   • 事务开始前和结束后，数据库都必须处于一致性状态。这意味着事务不能破坏任何规则，如外键约束、唯一性约束等。

3. 隔离性（Isolation）：

   • 多个并发执行的事务之间相互隔离，不会看到彼此未提交的结果。这是通过不同的隔离级别来实现的。

4. 持久性（Durability）：

   • 一旦事务提交，其结果将是永久的，即使系统发生崩溃也不会丢失已提交的数据。

1. 原子性 (Atomicity)

场景描述：

• Alice 的账户余额为 $500。
• Bob 的账户余额为 $300。
• Alice 想要向 Bob 转账 $100。

原子性要求：

• 如果转账成功，Alice 的账户余额应减少 $100，Bob 的账户余额应增加 $100。
• 如果转账过程中发生任何错误，如系统崩溃或网络中断，那么两个账户的余额都不应该改变。

示例说明：

• 开始事务。
• 从 Alice 的账户中扣除 $100。
• 将 $100 加到 Bob 的账户中。
• 提交事务。

结果：

• 如果事务成功提交，则 Alice 的余额变为 $400，Bob 的余额变为 $400。
• 如果事务过程中发生错误，如网络中断，则两个账户的余额保持不变，即 Alice 的余额仍为 $500，Bob 的余额仍为 $300。

2. 一致性 (Consistency)

场景描述：

• Alice 的账户余额为 $500。
• Bob 的账户余额为 $300。
• Alice 想要向 Bob 转账 $100。

一致性要求：

• 转账前后的账户总金额不变。
• 转账完成后，账户余额必须满足所有业务规则，如最低余额限制。

示例说明：

• 确保转账前 Alice 的账户余额大于等于 $100。
• 转账过程中，确保 Alice 和 Bob 的账户余额符合业务规则。
• 转账完成后，Alice 的账户余额为 $400，Bob 的账户余额为 $400，总金额仍为 $800。

结果：

• 如果转账过程中发现 Alice 的账户余额不足，则事务回滚，保持一致性。
• 如果转账成功，则确保 Alice 和 Bob 的账户余额均符合规则。

3. 隔离性 (Isolation)

场景描述：

• Alice 和 Bob 的账户余额分别为 $500 和 $300。
• 另一个事务尝试从 Bob 的账户中提取 $200。
• 同时，Alice 正在向 Bob 转账 $100。

隔离性要求：

• Alice 的转账事务和 Bob 的提现事务应该互相隔离，不能看到对方未提交的变更。
• 即使两个事务并发执行，结果也应该如同它们串行执行一样。

示例说明：

• Alice 开始事务，尝试从自己的账户中扣除 $100 并增加 Bob 的账户余额。
• Bob 开始事务，尝试从自己的账户中提取 $200。
• Alice 的事务提交。
• Bob 的事务尝试提交时，发现自己的账户余额不足以提取 $200，因此回滚。

结果：

• Alice 的账户余额变为 $400。
• Bob 的账户余额保持 $300 不变，因为 Bob 的事务未能提交。
• 即使两个事务并发执行，Bob 的账户余额也不会被错误地减少。

4. 持久性 (Durability)

场景描述：

• Alice 的账户余额为 $500。
• Bob 的账户余额为 $300。
• Alice 想要向 Bob 转账 $100。

持久性要求：

• 一旦事务提交，对数据库的更改就是永久的。
• 即使系统发生故障，如停电或重启，更改也应保持不变。

示例说明：

• Alice 开始事务，尝试从自己的账户中扣除 $100 并增加 Bob 的账户余额。
• Alice 的事务提交。
• 系统突然重启。

结果：

• 即使系统重启，Alice 的账户余额仍为 $400，Bob 的账户余额为 $400。
• 数据库恢复后，Alice 和 Bob 的账户余额保持事务提交时的状态。

二，隔离级别

1，简介

为了实现事务的隔离性，数据库支持不同的隔离级别，以控制事务之间可能产生的并发副作用。

1. 读未提交（Read Uncommitted）：

   • 最低的隔离级别，允许事务读取其他事务尚未提交的数据，可能导致脏读、不可重复读和幻读。

2. 读已提交（Read Committed）：

   • 事务只能读取其他事务已提交的数据，避免了脏读，但仍可能发生不可重复读和幻读。

3. 可重复读（Repeatable Read）：

   • 在同一个事务内多次读取同一行数据时，结果是相同的，即使在这期间有其他事务更新了该行数据。这避免了不可重复读，但仍然可能发生幻读。

4. 序列化（Serializable）：

   • 最高的隔离级别，完全消除了并发事务带来的问题，但可能会导致性能下降，因为事务可能需要等待其他事务完成才能执行。

2，举例说明

为了更好地理解不同的隔离级别，使用一个简单的银行转账场景作为例子。

假设有两个账户：Alice 和 Bob。Alice 想要向 Bob 转账 $100。

通过四个不同的隔离级别来展示它们是如何影响并发事务处理的：

1. 读未提交 (Read Uncommitted)
2. 读已提交 (Read Committed)
3. 可重复读 (Repeatable Read)
4. 序列化 (Serializable)

场景描述：

• 初始状态下，Alice 的账户余额为 $500。
• 初始状态下，Bob 的账户余额为 $300。
• Alice 想要向 Bob 转账 $100。

2.1 读未提交 (Read Uncommitted)

隔离级别：读未提交是最弱的隔离级别，它允许事务读取其他事务尚未提交的数据。

示例说明：

• 事务 T1 开始，尝试从 Alice 的账户中扣除 $100 并增加 Bob 的账户余额。
• 事务 T2 开始，读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额仍然是 $300（T1 还没有提交）。
• 事务 T1 完成，将 $100 加入 Bob 的账户并提交。
• 事务 T2 再次读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额已经是 $400。

结果：

• T2 两次读取 Bob 的账户余额得到不同的结果，这称为不可重复读。
• T2 在 T1 提交之前读取了 Bob 的账户余额，这称为脏读。

2.2 读已提交 (Read Committed)

隔离级别：读已提交禁止了脏读，但仍然允许不可重复读。

示例说明：

• 事务 T1 开始，尝试从 Alice 的账户中扣除 $100 并增加 Bob 的账户余额。
• 事务 T2 开始，读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额为 $300（T1 还没有提交）。
• 事务 T1 完成，将 $100 加入 Bob 的账户并提交。
• 事务 T2 再次读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额已经是 $400。

结果：

• T2 第一次读取 Bob 的账户余额为 $300，第二次为 $400，这同样是不可重复读。
• 但是，T2 只读取了已经提交的数据，所以没有脏读。

2.3 可重复读 (Repeatable Read)

隔离级别：可重复读禁止了脏读和不可重复读，但仍然允许幻读。

示例说明：

• 事务 T1 开始，尝试从 Alice 的账户中扣除 $100 并增加 Bob 的账户余额。
• 事务 T2 开始，在事务 T1 提交之前读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额为 $300。
• 事务 T1 完成，将 $100 加入 Bob 的账户并提交。
• 事务 T2 再次读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额仍然是 $300（由于可重复读特性）。

结果：

• T2 两次读取 Bob 的账户余额都是 $300，没有不可重复读。
• T2 读取的是事务 T1 提交之前的数据，所以没有脏读。

2.4 序列化 (Serializable)

隔离级别：序列化是最强的隔离级别，它完全消除了脏读、不可重复读和幻读。

示例说明：

• 事务 T1 开始，尝试从 Alice 的账户中扣除 $100 并增加 Bob 的账户余额。
• 事务 T2 开始，尝试读取 Bob 的账户余额，但由于 T1 正在进行，T2 必须等待 T1 提交。
• 事务 T1 完成，将 $100 加入 Bob 的账户并提交。
• 事务 T2 继续，读取 Bob 的账户余额，此时 Bob 的余额为 $400。

结果：

• T2 读取的数据与 T1 提交之后的数据一致，没有脏读、不可重复读和幻读。
• T2 必须等待 T1 完成，这可能会导致性能降低。

三，事务的传播性

事务的传播性是指在一个事务方法中调用另一个事务方法时，如何处理事务边界的问题。Spring框架中定义了几种传播行为：

1. REQUIRED：

   • 如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前不存在事务，则创建一个新的事务。

2. SUPPORTS：

   • 如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前不存在事务，则以非事务方式执行。

3. MANDATORY：

   • 如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前不存在事务，则抛出异常。

4. REQUIRES_NEW：

   • 创建一个新的事务，如果当前存在事务，则挂起当前事务。

5. NOT_SUPPORTED：

   • 以非事务方式执行操作，并挂起当前事务（如果有）。

6. NEVER：

   • 以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。

7. NESTED：

   • 如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行；如果当前不存在事务，则行为类似于REQUIRED。

通过这些传播行为，可以灵活地控制多层调用中的事务行为，确保事务正确地传播和管理。

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