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轻松获知数据库事务

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  • 事务作用

  • 事务流程

  • 隔离级别

  • 实例验证

事务作用

    事务是确保数据库系统数据的完整性的功能，如现在互联网行业支付业务，不管服务器出于什么原因异常中断，客户要么支付成功要么支付不成功，支付成功数据库金额即会发生变化，支付不成功客户的金额就不发生变化，确保了交易业务的稳定性。支持事物的引擎必须满足ACID，满足ACID后才能满足事物，另外事物的回滚或恢复主要靠事物日志来完成，ACID含义分别如下：

    A:atomicity(原子性)：整个事物中所有的操作为命令执行最小单元，全部执行、执行一半失败回滚或失败回滚；

    C:consistency(一致性)：数据库从一个状态转化为另外一个状态，状态在转化前和转换后一致；

    I:isolation(隔离性)：一个事物所做出的操作在提交之前，是不能被其他所见，因此隔离就出现多种隔离级别，具体包括read-uncommitted读为提交、read-committed读提交、repeatable-read可重复读和serializable串行化；

    D:durability(持久性)：一旦事物提交，所做的会永久性保存数据库中。

事务流程

    事务的工作流程具体可见下图

    轻松获知数据库事务

图1-1 事物工作流程

    由上图可知，当数据库通过start transaction启动一个事物，启动事物后对数据库进行一系列的操作，最后提交事物，提交事物又有两种，第一种为commit提交，第二种rollback回滚，一旦提交事物数据库即处于新的状态保持持久性。另外在防止数据库在事物提交后数据从内存写入磁盘时，操作系统异常掉电导致无法保存，而启用日志功能，只要启用事物日志功能，事物先在磁盘连续空间写写日志，然后通过内存同步到磁盘，确保万一内存同步磁盘时机器异常掉电，通过事物日志进行恢复数据库数据。

隔离级别

    隔离级别(INNODB默认隔离级别为repeatable read)：

    READ UNCOMMITTED(读未提交)：此种隔离级别带来问题有脏读和不可重复读。

    READ COMMITTED(读提交)：此种隔离级别解决了脏读，但仍然有不可重复度。

    REPEATABLE READ(可重读)：此种隔离级别解决了脏读和不可重复读，带来问题幻读。

    SERIALIZABLE(可串行化)：此种隔离级别解决了脏读、不可重复度和幻读，但带来的问题是加锁读。

    问题解释：

    脏读：当用户A修改数据但未提交，此时B用户读A修改后的数据，但是A用户将数据进行rollback回滚，因此B用户看到的是错误的数据；

    不可重复读：如用户A启动一个事务设置某一值设为ON，经查询已经为ON状态，但B用户修改数值为OFF并提交，此时用户A再次查询时发现值又为OFF，或者数据库中又多了一条语句，表现为在同一事务中每次查询数据库总是不一致；

    幻读：当用户A用户在同一事务中看到某一值为ON，用户B已经将值修改为OFF，并且已经提交，用户B看到的值为OFF，但用户A在此事务中一直看到的为ON，底层数据确实被修改为OFF，因此就体现了幻读，除非提交后再次生成一个事务查看值才为OFF；

    加锁读：读数据时加锁，此时别人无法再读。

实例验证

    根据理论概述，进行验证事物的工作流程和隔离级别，确保透彻了解事物的原理，具体操作如下

MariaDB [(none)]> show processlist;                                      #查看数据库的进程列表，显示有两终端连接
+----+------+-----------+------+---------+------+-------+------------------+----------+
| Id | User | Host      | db   | Command | Time | State | Info             | Progress |
+----+------+-----------+------+---------+------+-------+------------------+----------+
|  2 | root | localhost | NULL | Sleep   |   23 |       | NULL             |    0.000 |
| 10 | root | localhost | NULL | Query   |    0 | NULL  | show processlist |    0.000 |
+----+------+-----------+------+---------+------+-------+------------------+----------+
2 rows in set (0.00 sec)
MariaDB [(none)]> show global variables like 'tx_isolation';           #验证事物的隔离级别
+---------------+-----------------+
| Variable_name | Value           |
+---------------+-----------------+
| tx_isolation  | REPEATABLE-READ |
+---------------+-----------------+
1 row in set (0.00 sec)

    验证隔离级别 READ UNCOMMITTED（存在脏读、不可重复读）

    第一步：创建表并插入数据

MariaDB [test]> create table employee(id int,name varchar(20),age char(3));                             #创建表
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> insert into employee  values(1,'tangseng',38),(2,'sunwukong',505),(3,'zhubajie',485),(4,'shaheshang',408);      #给表中添加用户
Query OK, 4 rows affected (0.01 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

     第二步：在两个数据库连接线程的会话变量中设置隔离级别为READ-UNCOMMITTED

会话1
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='READ-UNCOMMITTED';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;                 #开启事物
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
会话2
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='READ-UNCOMMITTED';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [(none)]>
MariaDB [test]> start transaction;                 #开启事物
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

    第三步：两边同时启用事物,其中会话1添加bailongma，但不提交，在会话2上查看验证

会话1                     #插入数据但未提交，会话2上查询后验证
MariaDB [test]> insert into employee values(5,'bailongma',300);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
会话2                     #经查询验证会话1尚未提交已经可以读取，若会话1回滚，会话2读取数据为脏数据
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
|    5 | bailongma  | 300  |
+------+------------+------+
5 rows in set (0.00 sec)

    验证隔离级别READ-COMMITTED（解决脏读问题，存在不可重复读）

    第一步：创建表并插入数据

MariaDB [test]> create table employee(id int,name varchar(20),age char(3));                             #创建表
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> insert into employee  values(1,'tangseng',38),(2,'sunwukong',505),(3,'zhubajie',485),(4,'shaheshang',408);      #给表中添加用户
Query OK, 4 rows affected (0.01 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

     第二步：在两个数据库连接线程的会话变量中设置隔离级别为READ-COMMITTED

会话1
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='READ-COMMITTED';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;              #开启事务
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
会话2
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='READ-COMMITTED';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;              #开启事务
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

    第三步：在两个连接数据库的线程进程添加bailongma，但不提交进行验证

会话1
MariaDB [test]> insert into employee values(5,'bailongma',305);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
会话2              #在会话1未提交时，会话2是无法读取数据
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
+------+------------+------+
4 rows in set (0.00 sec)

    第四步：在连会话1上进行提交，然后在会话2上进行验证

会话1
MariaDB [test]> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
会话2                 
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
|    5 | bailongma  | 305  |
+------+------------+------+
5 rows in set (0.00 sec)    #说明读提交可以解决脏读的问题

    验隔离级别REPEATABLE READ(解决脏读和重复读的问题，带来新的问题幻读)

    第一步：创建表并插入数据

MariaDB [test]> create table employee(id int,name varchar(20),age char(3));                             #创建表
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> insert into employee  values(1,'tangseng',38),(2,'sunwukong',505),(3,'zhubajie',485),(4,'shaheshang',408);      #给表中添加用户
Query OK, 4 rows affected (0.01 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

    第二步：在两个数据库连接线程的会话变量中设置隔离级别为REPEATABLE-READ

会话1
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='REPEATABLE-READ';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;              #开启事务
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
会话2
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='REPEATABLE-READ';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;              #开启事务
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

    第三步：先会话2中开启一个事物查询表中数据，然后在会话1中添加bailongma用户，再次在会话2中的同一事务中查看表中数据（发现会话1中数据已经发生变化，会话2的同一事物中任然是之前的数据，因此解决了事物的可重复读）

会话2           #开启一个事物并查询表中数据
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
+------+------------+------+
4 rows in set (0.00 sec)
会话1        #添加bailongma数据后，提交并查询
MariaDB [test]> insert into employee values(5,'bailongma',305);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)

MariaDB [test]> commit;
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
|    5 | bailongma  | 305  |
+------+------------+------+
5 rows in set (0.00 sec)
会话2      #在会话2上再次查询，结果任然是4条数据，原因是会话2上的事物并未提交，并且解决了可重复读，因此只能看到4条，除非提交事物后再次查询；
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
+------+------------+------+
4 rows in set (0.00 sec)
MariaDB [test]> select * from employee;
+------+------------+------+
| id   | name       | age  |
+------+------------+------+
|    1 | tangseng   | 38   |
|    2 | sunwukong  | 505  |
|    3 | zhubajie   | 485  |
|    4 | shaheshang | 408  |
|    5 | bailongma  | 305  |
+------+------------+------+
5 rows in set (0.00 sec)

    验隔离级别SERIALIZABLE(解决重复读的问题，需注意每次操作都需要重启新的事物和提交，因为有加锁，一个事物只能是一组语句)

     第一步：创建表并插入数据

MariaDB [test]> create table employee(id int,name varchar(20),age char(3));                             #创建表
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> insert into employee  values(1,'tangseng',38),(2,'sunwukong',505),(3,'zhubajie',485),(4,'shaheshang',408);      #给表中添加用户
Query OK, 4 rows affected (0.01 sec)
Records: 4  Duplicates: 0  Warnings: 0

    第二步：在两个数据库连接线程的会话变量中设置隔离级别为SERIALIZABLE

会话1
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='SERIALIZABLE';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;              #开启事物
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
会话2
MariaDB [(none)]> set tx_isolation='SERIALIZABLE';
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)
MariaDB [test]> start transaction;              #开启事物
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

    第三步：当会话1上进行插入bailongma用户前，在会话2上进查询并提交，会话1添加bailongma并提交，然后再次在会话2上进行查询

会话1       #添加用户后，并未提交
MariaDB [test]> insert into employee values(5,'bailongma',305);
Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
会话2       #在会话1上未提交时，会话1对表进行加锁，因此会话2上时无法查询，因此解决幻读
MariaDB [test]> select * from employee;
ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction


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