深入理解：脏读、不可重复读、幻读；事务隔离级别；Spring框架事务传播行为

本文主要是介绍深入理解：脏读、不可重复读、幻读；事务隔离级别；Spring框架事务传播行为，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一·什么是事务？

1. 数据库事务( transaction)是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列，这些操作要么全部执行,要么全部不执行，是一个不可分割的工作单位。中途执行失败就会自动回滚到原本状态，事务由事务开始与事务结束之间执行的全部数据库操作组成。

二·数据库表中的数据记录也分提交版本的（行级、表级），类似git的版本控制

三·若没有事务隔离级别，多事务同时执行会出现什么问题？

1. 因为多个事务同时操作相同数据库相同表时，可能出现一些数据不准确问题。而事务隔离级别则可以解决或者避免这些数据不准确问题。

2. 举例说明：
   a事务正在对某部分数据进行操作期间，此时a事务还未结束，b事务就对相同部分数据进行了crud操作；此时a事务那边已经获取或者后续获取的数据，很可能就会跟实际数据库数据不一致，或者同个sql多次执行的结果不一致问题。

3. 数据不准确问题，基本上都是读数据问题，增删改不存在这个问题。

四·事务隔离级别概述：

1.Read Uncommitted (读取未提交)

在这种最低级别的隔离下，一个事务可以读取到另一个事务尚未提交的数据变更。这意味着存在脏读、不可重复读、幻读问题：即事务读取到了其他事务还没有最终确认的数据。

2.Read Committed (读取已提交)

在这个级别，一个事务只能看到其他事务已经提交的数据。当事务开始时，它所能看到的数据是在那个时间点上所有已经提交的数据。这避免了脏读问题，但存在不可重复读、幻读问题，即在一个事务内，相同查询在不同时刻可能返回不同的结果，因为在此期间有其他事务提交了对数据的修改。

2-1 场景描述：若a事务正在更新user表前100条数据，a事务还未结束；b事务就开始查询user全表数据，b事务是Read Committed (读取已提交)事务隔离级别

（1）a事务对这100条记录执行更新操作时，会对它们加排他锁（exclusive lock），阻止其他事务修改这些行。（2）b事务开始查询user全表数据，由于是Read Committed隔离级别，它会看到那些已经提交的数据变更，对于a事务尚未提交的更改，则不会看到；因此，b事务能够读取到user表的所有数据，包括a事务正在更新但尚未提交的前100条数据的以前提交版本，该100条正在更新的版本数据是读取不到的（3）在这个事务隔离级别下，b事务每次读取同一行数据时，都只能看到该行在读取时刻已经提交的最新版本，也就是说，如果在b事务进行查询的过程中，a事务提交了对某些行的更新，那么b事务在后续的查询中可能会看到不同的结果（即不可重复读问题）。但是，只要a事务未提交，b事务就能读取到这些行在a事务开始之前的状态。

注意：从Read Committed (读取已提交)开始，后续两个隔离级别也都是基于读取已提交

3.Repeatable Read (可重复读)

在这个级别，一旦事务开始，它在整个事务期间看到的数据视图是固定的，不会看到其他事务在这段时间内提交的任何更改，因此同一个事务内的多次读取操作会得到相同的结果，消除了脏读、不可重复读问题，但存在幻读问题。即同一事务在两次查询之间可能会看到新的行插入（或者满足条件的行数量发生变化），这些行是由其他事务在这两次查询之间提交的。

3-1 场景描述

（1）假设有一个在线书店的库存表 BookStock，包含 ISBN 和 Quantity 字段，表示每本书的库存数量。（2）事务A开始：
用户小明开启了一个事务A，想要查看一本图书的库存量。
事务A执行第一条SELECT语句：SELECT Quantity FROM BookStock WHERE ISBN = '1234567890'，此时查询结果显示这本书的库存为10本。（3）事务B介入并修改数据：
在事务A未结束前，另一个事务B开始了，并且成功地将同本书减少了2本库存，然后事务B提交了这个更新操作。（4）事务A再次查询：
在事务A中，小明决定再次确认这本书的库存，以确保购买时库存充足，于是他再次执行了与步骤1中相同的查询语句：SELECT Quantity FROM BookStock WHERE ISBN = '1234567890'。
在可重复读隔离级别下，即使事务B已经提交了减少库存的操作，但事务A仍然只会看到第一次查询时的库存量，也就是10本，而不是实际的8本。（5）总结：这样，在整个事务A的生命周期内，针对同一本书的库存查询始终返回的是初始查询结果，这就实现了“可重复读”的特性。MySQL的InnoDB存储引擎默认采用的就是可重复读隔离级别，并通过多版本并发控制（MVCC）来实现这一效果，尽管如此，需要注意的是在可重复读隔离级别下仍可能出现幻读现象（Phantom Reads），即新增满足查询条件的数据行。

4.Serializable (序列化)

这是最高的隔离级别，提供严格的事务隔离，相当于事务串行执行，从而避免了脏读、不可重复读以及幻读问题。为了达到这个级别，通常需要使用更为严格的锁策略，如范围锁或表级锁等，但这可能导致更高的锁竞争和更长的等待时间，从而影响并发性能。

注意：实际应用中，不同的数据库系统可能会有不同的实现方式来达到上述的隔离级别，而且并非所有的数据库系统都完全支持所有级别的特性。例如，MySQL的InnoDB存储引擎通过多版本并发控制（MVCC）机制实现了Repeatable Read级别，并且可以通过Next-Key Locks来部分解决幻读问题；而Oracle数据库默认的事务隔离级别就是Read Committed。

五·多事务操作，读数据不准确问题，大致可以分为三类，：脏读、不可重复读、幻读

1.脏读：问题解析

脏读（Dirty Read）是数据库事务并发控制中的一种现象，指的是在一个事务内读取到了另一个未提交事务修改的数据，如果这个未提交事务最终选择回滚，那么之前读到的数据就是无效的、不一致的或者说是“脏”的。

1-1 注意重点：

（1）一个事务内读取到另外多个未提交事务的数据
（2）最终引起第一个事务获取的数据跟数据库实际数据不一致

1-2 场景描述：

（1）假设有一个银行转账表 BankTransaction，包含 FromAccount（转出账户）、ToAccount（转入账户）和 Amount（转账金额）字段。（2）事务A开始并修改数据：
用户张三开启了一个事务A，准备从自己的账户向李四转账 $1000。
事务A执行UPDATE语句：UPDATE BankTransaction SET Amount = Amount + 1000 WHERE ToAccount = 'LiSi'，但是此时事务A还没有提交。（3）事务B介入并读取数据：
在事务A未提交的情况下，用户王五开启了事务B，并且查询了李四的账户余额，执行查询语句：SELECT SUM(Amount) FROM BankTransaction WHERE ToAccount = 'LiSi'。
由于隔离级别设置较低，事务B读取到了事务A尚未提交的转账操作，因此结果显示李四的账户多了 $1000。（4）事务A回滚：
然后，事务A因为某种原因（比如网络中断或用户取消操作），选择了回滚，即撤销了转账操作。（5）脏读结果：
这时，虽然事务A已经回滚，但事务B在之前看到的结果却是错误的——李四的账户实际上并没有增加 $1000，这就是一个典型的脏读场景。

1-3 解决办法：

在SQL标准中，通过将事务隔离级别设置为Read Committed及以上级别，可以避免脏读的现象发生。在这些较高的隔离级别下，一个事务只能读取到其他事务已经提交的数据。而在最低级别的Read Uncommitted（读取未提交）隔离级别下，就可能出现上述脏读问题。

2.不可重复读：问题解析

不可重复读（Non-repeatable Read）是事务并发控制中的一种现象，指的是在一个事务内，同一个查询语句在不同时刻执行两次或多次，却得到了不同的结果集。这是因为在该事务执行过程中，其他事务对数据进行了修改并提交。

2-1 注意重点：

（1）一个事务内读取到另外多个已提交事务的数据
（2）最终引起第一个事务内，同一个sql获取的字段值，前后不一致

2-2 场景描述：

（1）事务A开始：
用户张三开启一个事务A，想要查看他的银行账户余额。
事务A执行第一条SELECT语句：SELECT Balance FROM BankAccount WHERE AccountId = 'ZhangSan'，此时查询结果显示张三的账户余额为 $1000。（2）事务B介入并修改数据：
在事务A未结束前，另一个事务B开始了，并且成功地从张三的账户转账 $500 到李四的账户，然后事务B提交了这个转账操作。（3）事务A再次查询：
事务A还在进行中，同一用户张三决定再次确认一下自己的账户余额，于是执行了与步骤1中相同的查询语句：SELECT Balance FROM BankAccount WHERE AccountId = 'ZhangSan'。这次查询结果显示张三的账户余额为 500，而不是第一次查询时看到的1000。（4）总结：这就是典型的“不可重复读”情况，即在同一事务内部，同样的查询被执行了两次，但由于其他事务的影响，导致前后两次查询的结果不同。不可重复读问题在数据库隔离级别为Read Committed或更低级别的情况下可能发生。在SQL标准中，通过将事务隔离级别设置为Repeatable Read（可重复读）或者Serializable（序列化），可以避免不可重复读的现象发生。对于MySQL InnoDB存储引擎，默认事务隔离级别就是Repeatable Read，在此级别下使用MVCC机制来防止不可重复读的发生。

2-3 解决办法：

在SQL标准中，通过将事务隔离级别设置为Repeatable Read（可重复读）或者Serializable（序列化），可以避免脏读、不可重复读的现象发生。对于MySQL InnoDB存储引擎，默认事务隔离级别就是Repeatable Read，在此级别下使用MVCC机制来防止不可重复读的发生。

3.幻读：问题解析

幻读（Phantom Read）是数据库事务并发控制中的一种现象，它与脏读不同，发生在同一事务内多次执行相同的查询语句时，尽管每次查询条件相同，但是由于其他事务提交了新的数据插入或删除操作，导致前后两次查询结果的记录数量不一致，即出现了“幻影”行。

3-1 注意重点：

（1）一个事务内读取到另外多个已提交事务的数据
（2）最终引起第一个事务内，同一个sql查询结果的记录数量，前后不一致。
（3）注意不是字段值不一致，是结果集数量不一致，这是幻读跟不可重复读的区别点

3-2 场景描述：

（1）假设有一个图书借阅系统中的图书表 Books，包含 BookID 和 Title 字段。（2）事务A开始并执行查询：
用户小明开启了一个事务A，并执行了一条查询语句来查看某类图书的数量：SELECT COUNT(*) FROM Books WHERE Category = 'Fiction'，得到的结果为50本小说。（3）事务B介入并插入数据：
在事务A未结束前，另一个事务B开始了，事务B成功地将一本新的小说添加到了Books表中，类别也为Fiction，然后事务B提交了这个插入操作。（4）事务A再次执行相同的查询：
事务A仍在进行中，小明决定再次确认一下此类别图书的数量，执行了与步骤1中相同的查询：SELECT COUNT(*) FROM Books WHERE Category = 'Fiction'。这次查询结果显示的小说数量为51本，而不是第一次查询时看到的50本。（5）这就是典型的幻读场景，即使在同一事务内使用相同的查询条件，由于其他事务提交的新插入操作，使得结果集在事务A看来似乎出现了“幻影”的行。

3-3 解决办法：

在SQL标准中，通过将事务隔离级别设置为Serializable（序列化），可以避免脏读、不可重复读、幻读的现象发生。

六·MySQL设置事务隔离级别方法：

sql语法格式：

SET [GLOBAL | SESSION] TRANSACTION ISOLATION LEVEL level;

其中 level 可以是以下值之一：

READ UNCOMMITTED
READ COMMITTED
REPEATABLE READ (MySQL InnoDB引擎的默认隔离级别)
SERIALIZABLE

1.会话级别设置：

通过SQL命令设置当前会话（Session）的事务隔离级别。这种方式只对当前连接有效。

示例：

SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

2.全局级别设置：

要改变所有新建立的会话的默认隔离级别，可以使用 GLOBAL 关键字，但这通常需要具有管理员权限，并且重启服务器后该设置会失效。

示例：

SET GLOBAL TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;

3.配置文件设置：

若要永久性地设置整个MySQL服务的默认事务隔离级别，可以在MySQL的配置文件（如my.cnf或my.ini）中添加以下行：

[mysqld]
transaction-isolation = READ-COMMITTED

然后需要重启MySQL服务以使更改生效。

七·Spring框架事务传播行为概念：

(1) 数据库并没有传播行为这个概念，在使用Spring框架进行事务管理时，确实存在一个与之类似的术语——事务传播行为（Transaction Propagation）

(2) 事务传播行为是指在一个方法调用链中，当一个事务方法被另一个事务方法调用时，如何处理这两个方法之间的事务边界和事务一致性的问题

(3) 在Spring框架中，通过@Transactional注解的propagation属性可以指定被标注的事务方法，在被其他方法调用时，该如何开启事务操作

1.以下是Spring中常见的几种事务传播行为：

示例代码：

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void buyBook(Integer bookId, Integer userId) {//查询图书的价格Integer price = bookDao.getPriceByBookId(bookId);//更新图书的库存bookDao.updateStock(bookId);//更新用户的余额bookDao.updateBalance(userId, price);System.out.println(1/0);
}

（1）REQUIRED (默认值)

如果当前没有事务，则新建一个事务。
如果当前存在事务，则加入到该事务中执行。
这种情况下的所有数据库操作都在同一事务中完成。

（2）REQUIRES_NEW

总是开启一个新的事务，如果当前存在事务，则将当前事务挂起（暂停）。
新事务与当前事务完全独立，即使外部事务回滚，新事务也会提交。
通常用于需要确保业务逻辑隔离性或者数据一致性的场景。

（3）SUPPORTS

如果当前存在事务，则在该事务内运行；
若当前不存在事务，则以非事务方式运行。
不主动创建事务，仅支持已有的事务上下文。

（4）MANDATORY

必须在一个已存在的事务中运行，否则抛出异常。
如果当前存在事务，则加入到该事务中执行；
若不存在事务，则抛出异常。

（5）NOT_SUPPORTED

完全不支持事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
执行时不使用任何事务上下文，即以非事务方式运行。

（6）NEVER

必须在非事务环境下执行，如果当前存在事务，则抛出异常。
禁止在事务上下文中运行。

（7）NESTED

如果当前存在事务，则在嵌套事务内执行。
嵌套事务可以独立于外层事务进行提交或回滚，而不会影响外层事务的状态，但最终还是受外层事务的约束，也就是说，如果外层事务回滚，那么嵌套事务所做的任何更改也将被回滚。

注意：每种传播行为都适用于特定的业务场景和并发控制需求，开发者应根据实际情况选择合适的事务传播行为，以保证数据的一致性和系统的正确运作。

2.两个携带事务注解方法互相调用，Spring事务执行流程：

示例：Spring框架中，一个@Transactional方法a调用另一个@Transactional方法b，假如a、b事务传播行为都是REQUIRES_NEW，a、b方法是如何根据传播行为，进行协调事务执行

（1）方法a开始执行：
当调用方法a时，由于其传播行为设置为REQUIRES_NEW，Spring会首先检查当前是否有事务。即使在方法a之前存在一个事务（假设为Transaction T0），Spring也会暂时挂起这个外部事务，并开启一个新的、与T0独立的事务（Transaction T1）。（2）方法a调用方法b：
在方法a内部调用带有同样传播行为REQUIRES_NEW的方法b。
即使方法a本身正处于Transaction T1中，Spring仍然会创建一个新的、与T1完全独立的事务（Transaction T2）来运行方法b。（3）方法b执行其事务：
方法b在其新创建的事务T2内执行所有数据库操作。如果方法b内部出现异常并且未被捕获，则仅T2会被回滚，而不会影响到方法a的事务T1或更外层的任何事务。（4）方法b结束并提交或回滚事务：
如果方法b正常完成（没有未捕获异常），则T2会被提交，它的更改对其他事务立即可见。无论方法b的结果如何，方法a所在的事务T1仍保持活跃状态。（5）方法a继续执行及事务处理：
不管方法b的结果如何，方法a在事务T1下继续执行其剩余逻辑。如果方法a后续也正常完成，则T1将被提交；如果发生未捕获的非检查型异常，T1将会回滚，而不影响已经提交了的T2。（6）恢复外层事务（如果有）：
方法a的事务T1提交或回滚后，若存在先前挂起的外层事务T0，那么T0将被恢复并根据自身情况决定是否继续执行或者回滚。

总结：在这种情况下，每个方法都将在自己的全新事务中执行，即使它们互相嵌套调用。这种方式确保了各个方法的事务隔离性，且各自的操作结果互不影响，除非通过共享数据等方式显式关联。

3.数据库本身是不支持事务嵌套执行的，Spring框架也是先后开启多个独立的事务，分别依照顺序执行提交或者回滚操作，给人感觉就像事务嵌套一样。

4.Spring多层事务回滚机制，底层其实是利用数据库的保存点机制实现

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