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数据库事务(Transaction)的四大特性和隔离级别

Hibernate 是对 JDBC 的轻量级封装,其主要功能是操作数据库。在操作数据库的过程中,经常会遇到事务处理的问题,而对事务的管理,主要是在 Hibernate 的一级缓存中进行的。

在学习 Hibernate 的事务处理之前,先来学习一下什么是事务。

在数据库操作中,一项事务(Transaction)是由一条或多条操作数据库的 SQL 语句组成的一个不可分割的工作单元,这些操作要么都完成,要么都取消。接下来将围绕事务的特性、并发问题以及隔离级别进行讲解。

事务的特性

事务的定义很严格,它必须同时满足四个特性,即原子性、一致性、隔离性和持久性,也就是人们俗称的 ACID 特性,具体如下。

1)原子性(Atomic)

表示将事务中所进行的操作捆绑成一个不可分割的单元,即对事务所进行的数据修改等操作,要么全部执行,要么全都不执行。

2)一致性(Consistency)

表示事务完成时,必须使所有的数据都保持一致状态。

3)隔离性(Isolation)

指一个事务的执行不能被其他事务干扰,即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

4)持久性(Durability)

持久性也称永久性(permanence),指一个事务一旦提交,它对数据库中的数据的改变就应该是永久性的。提交后的其他操作或故障不会对其有任何影响。

事务的隔离级别

在实际应用中,数据库中的数据是要被多个用户共同访问的,在多个用户同时操作相同的数据时,可能就会出现一些事务的并发问题,具体如下。

1)脏读

指一个事务读取到另一个事务未提交的数据。

2)不可重复读

指一个事务对同一行数据重复读取两次,但得到的结果不同。

3)虚读/幻读

指一个事务执行两次查询,但第二次查询的结果包含了第一次查询中未出现的数据。

4)丢失更新

指两个事务同时更新一行数据,后提交(或撤销)的事务将之前事务提交的数据覆盖了。

丢失更新可分为两类,分别是第一类丢失更新和第二类丢失更新。
  • 第一类丢失更新是指两个事务同时操作同一个数据时,当第一个事务撤销时,把已经提交的第二个事务的更新数据覆盖了,第二个事务就造成了数据丢失。
  • 第二类丢失更新是指当两个事务同时操作同一个数据时,第一个事务将修改结果成功提交后,对第二个事务已经提交的修改结果进行了覆盖,对第二个事务造成了数据丢失。

为了避免上述事务并发问题的出现,在标准的 SQL 规范中定义了四种事务隔离级别,不同的隔离级别对事务的处理有所不同。这四种事务的隔离级别如下。

1)Read Uncommitted(读未提交)

一个事务在执行过程中,既可以访问其他事务未提交的新插入的数据,又可以访问未提交的修改数据。如果一个事务已经开始写数据,则另外一个事务不允许同时进行写操作,但允许其他事务读此行数据。此隔离级别可防止丢失更新。

2)Read Committed(读已提交)

一个事务在执行过程中,既可以访问其他事务成功提交的新插入的数据,又可以访问成功修改的数据。读取数据的事务允许其他事务继续访问该行数据,但是未提交的写事务将会禁止其他事务访问该行。此隔离级别可有效防止脏读。

3)Repeatable Read(可重复读取)

一个事务在执行过程中,可以访问其他事务成功提交的新插入的数据,但不可以访问成功修改的数据。读取数据的事务将会禁止写事务(但允许读事务),写事务则禁止任何其他事务。此隔离级别可有效防止不可重复读和脏读。

4)Serializable(可串行化)

提供严格的事务隔离。它要求事务序列化执行,事务只能一个接着一个地执行,不能并发执行。此隔离级别可有效防止脏读、不可重复读和幻读。但这个级别可能导致大量的超时现象和锁竞争,在实际应用中很少使用。

一般来说,事务的隔离级别越高,越能保证数据库的完整性和一致性,但相对来说,隔离级别越高,对并发性能的影响也越大。因此,通常将数据库的隔离级别设置为 Read Committed,即读已提交数据,它既能防止脏读,又能有较好的并发性能。虽然这种隔离级别会导致不可重复读、幻读和第二类丢失更新这些并发问题,但可通过在应用程序中采用悲观锁和乐观锁加以控制。

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