Java之mySQL数据库事务隔离级别

问题

同一个应用程序中的多个事务或不同应用程序中的多个事务在同一个数据集上并发执行时, 可能会出现许多意外的问题，这些问题可分为如下三种类型：

脏读(Drity Read)： 已知有两个事务A和B, A读取了已经被B更新但还没有被提交的数据，之后，B回滚事务，A读取的数据就是脏数据。

场景： 公司发工资了，领导把5000元打到Tom的账号上，但是该事务并未提交，而Tom正好去查看账户，发现工资已经到账，账户多了5000元，非常高兴，可是不幸的是，领导发现发给Tom的工资金额不对，是2000元，于是迅速回滚了事务，修改金额后，将事务提交，Tom再次查看账户时发现账户只多了2000元，Tom空欢喜一场，从此郁郁寡欢，走上了不归路……
分析： 上述情况即为脏读，两个并发的事务：“事务B：领导给Tom发工资”、“事务A：Tom查询工资账户”，事务A读取了事务B尚未提交的数据。
不可重复读(Non-repeatable read)： 已知有两个事务A和B，A 多次读取同一数据，B 在A多次读取的过程中对数据作了修改并提交，导致A多次读取同一数据时，结果不一致。

场景： Tom拿着工资卡去消费，酒足饭饱后在收银台买单，服务员告诉他本次消费1000元，Tom将银行卡给服务员，服务员将银行卡插入POS机，POS机读到卡里余额为3000元，就在Tom磨磨蹭蹭输入密码时，他老婆以迅雷不及掩耳盗铃之势把Tom工资卡的3000元转到自己账户并提交了事务，当Tom输完密码并点击“确认”按钮后，POS机检查到Tom的工资卡已经没有钱，扣款失败，Tom十分纳闷，明明卡里有钱，于是怀疑POS有鬼，和收银小姐姐大打出手，300回合之后终因伤势过重而与世长辞，Tom老婆痛不欲生，郁郁寡欢，从此走上了不归路…
分析： 上述情况即为不可重复读，两个并发的事务，“事务A：POS机扣款”、“事务B：Tom的老婆网上转账”，事务A事先读取了数据，事务B紧接了更新数据并提交了事务，而事务A再次读取该数据扣款时，数据已经发生了改变。
幻读(Phantom Read)： 已知有两个事务A和B，A从一个表中读取了数据，然后B在该表中插入了一些新数据，导致A再次读取同一个表,
就会多出几行，简单地说，一个事务中先后读取一个范围的记录，但每次读取的纪录数不同，称之为幻象读。

场景： Tom的老婆工作在银行部门，她时常通过银行内部系统查看Tom的工资卡消费记录。2019年5月的某一天，她查询到Tom当月工资卡的总消费额（select
sum(amount) from record where card_id=‘6226090219290000’ and
date_format(create_time,’%Y-%m’)=‘2019-05’）为80元，Tom的老婆非常吃惊，心想“老公真是太节俭了，嫁给他真好！”，而Tom此时正好在外面胡吃海塞后在收银台买单，消费1000元，即新增了一条1000元的消费记录并提交了事务，沉浸在幸福中的老婆查询了Tom当月工资卡消费明细（select
amount from record where card_id=‘6226090219290000’ and
date_format(create_time,’%Y-%m’)=‘2019-05’）一探究竟，可查出的结果竟然发现有一笔1000元的消费，Tom的老婆瞬间怒气冲天，外卖订购了一个大号的榴莲，傍晚降临，Tom生活在了水深火热之中，只感到膝盖针扎的痛…
分析： 上述情况即为幻读，两个并发的事务，“事务A：获取事务B消费记录”、“事务B：添加了新的消费记录”，事务A获取事务B消费记录时数据多出了一条。

解决方案

根据实际需求，通过设置数据库的事务隔离级别可以解决多个事务并发情况下出现的脏读、不可重复读和幻读问题，数据库事务隔离级别由低到高依次为Read uncommitted、Read committed、Repeatable read和Serializable等四种。数据库不同，其支持的事务隔离级别亦不相同：MySQL数据库支持上面四种事务隔离级别，默认为Repeatable read；Oracle 数据库支持Read committed和Serializable两种事务隔离级别，默认为Read committed。

Read uncommitted（读未提交）：可能出现脏读、不可重复读和幻读。
Read committed（读提交）：可以避免脏读，但可能出现不可重复读和幻读。大多数数据库默认级别就是Read committed，比如Sql Server数据库和Oracle数据库。注意：该隔离级别在写数据时只会锁住相应的行。
Repeatable read（重复读）：可以避免脏读和不可重复读，但可能出现幻读。注意：①、事务隔离级别为可重复读时，如果检索条件有索引（包括主键索引）的时候，默认加锁方式是next-key锁；②、如果检索条件没有索引，更新数据时会锁住整张表。一个间隙被事务加了锁，其他事务是不能在这个间隙插入记录的，这样可以防止幻读。
Serializable（序列化）：可以避免脏读、不可重复读和幻读，但是并发性极低，一般很少使用。注意：该隔离级别在读写数据时会锁住整张表。

总结：

说明：√表示可能出现，×表示不会出现

注意： 隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。

查看mySQL数据库的隔离级别：

#可以通过如下语句来查看数据库隔离级别
select @@global.tx_isolation,@@tx_isolation;

修改mySQL数据库的隔离级别：

全局修改：
①、在my.ini配置文件最后加上如下配置：
②、重启MySQL服务

#可选参数有：READ-UNCOMMITTED, READ-COMMITTED, REPEATABLE-READ, SERIALIZABLE.
[mysqld]
transaction-isolation = READ-UNCOMMITTED

当前session修改，登录MySQL数据库后执行如下命令：

#指令有 read uncommitted,read committed,repeatable read,serializable
set session transaction isolation level read uncommitted;

Java代码实现

1、脏读：
先创建表和插入数据：

create table account(
	id int(36) primary key comment '主键',
  card_id varchar(16) unique comment '卡号',
  name varchar(8) not null comment '姓名',
  balance float(10,2) default 0 comment '余额'
)engine=innodb;

insert into account (id,card_id,name,balance) values (1,'6226090219290000','Tom',1000);

再通过Java实现领导打钱和员工查询：

import java.sql.*;

public class Boss {

	public static void main(String[] args) {
		Connection connection = null;
		Statement statement = null;
		try {
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
			connection = DriverManager.getConnection(url, "root", "root");
			connection.setAutoCommit(false);
			statement = connection.createStatement();
			String sql = "update account set balance=balance+5000 where card_id='6226090219290000'";
			statement.executeUpdate(sql);
			Thread.sleep(30000);//30秒后发现工资发错了
			connection.rollback();
			sql = "update account set balance=balance+2000 where card_id='6226090219290000'";
			statement.executeUpdate(sql);
			connection.commit();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			//释放资源
		}
	}
}

import java.sql.*;

public class Employye {

	public static void main(String[] args) {
		Connection connection = null;
		Statement statement = null;
		ResultSet resultSet = null;
		try {
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
			connection = DriverManager.getConnection(url, "root", "root");
			statement = connection.createStatement();
			String sql = "select balance from account where card_id='6226090219290000'";
			resultSet = statement.executeQuery(sql);
			if(resultSet.next()) {
				System.out.println(resultSet.getDouble("balance"));
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			//释放资源
		}
	}
}

2、不可重复读：
先创建表和插入数据：

create table account(
	id int(36) primary key comment '主键',
  card_id varchar(16) unique comment '卡号',
  name varchar(8) not null comment '姓名',
  balance float(10,2) default 0 comment '余额'
)engine=innodb;

insert into account (id,card_id,name,balance) values (1,'6226090219290000','Tom',3000);
insert into account (id,card_id,name,balance) values (2,'6226090219299999','LilY',0);

再通过Java实现付费和转账：

import java.sql.*;

public class Machine {

	public static void main(String[] args) {
		Connection connection = null;
		Statement statement = null;
		ResultSet resultSet = null;
		try {
			double sum=1000;//消费金额
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
			connection = DriverManager.getConnection(url, "root", "root");
			connection.setAutoCommit(false);
			statement = connection.createStatement();
			String sql = "select balance from account where card_id='6226090219290000'";
			resultSet = statement.executeQuery(sql);
			if(resultSet.next()) {
				System.out.println("余额："+resultSet.getDouble("balance"));
			}
			
			System.out.println("请输入支付密码：");
			Thread.sleep(30000);//30秒后密码输入成功
			
			resultSet = statement.executeQuery(sql);
			if(resultSet.next()) {
				double balance = resultSet.getDouble("balance");
				System.out.println("余额："+balance);
				if(balance<sum) {
					System.out.println("余额不足，扣款失败！");
					return;
				}
			}
			
			sql = "update account set balance=balance-"+sum+" where card_id='6226090219290000'";
			statement.executeUpdate(sql);
			connection.commit();
			System.out.println("扣款成功！");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			//释放资源
		}
	}
}

import java.sql.*;

public class Wife {

	public static void main(String[] args) {
		Connection connection = null;
		Statement statement = null;
		try {
			double money=3000;//转账金额
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
			connection = DriverManager.getConnection(url, "root", "root");
			connection.setAutoCommit(false);
			statement = connection.createStatement();
			String sql = "update account set balance=balance-"+money+" where card_id='6226090219290000'";
			statement.executeUpdate(sql);
			sql = "update account set balance=balance+"+money+" where card_id='6226090219299999'";
			statement.executeUpdate(sql);
			connection.commit();
			System.out.println("转账成功");
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			//释放资源
		}
	}
}

3、幻读：
先创建表和插入数据：

create table account(
	id int(36) primary key comment '主键',
  	card_id varchar(16) unique comment '卡号',
  	name varchar(8) not null comment '姓名',
  	balance float(10,2) default 0 comment '余额'
)engine=innodb;
insert into account (id,card_id,name,balance) values (1,'6226090219290000','Tom',3000);

create table record(
	id int(36) primary key comment '主键',
    card_id varchar(16) comment '卡号',
    amount float(10,2) comment '金额',
    create_time date comment '消费时间'
)engine=innodb;
insert into record (id,card_id,amount,create_time) values (1,'6226090219290000',37,'2019-05-01');
insert into record (id,card_id,amount,create_time) values (2,'6226090219290000',43,'2019-05-07');

再通过Java实现查询和消费：

import java.sql.*;

public class Bank {

	public static void main(String[] args) {
		Connection connection = null;
		Statement statement = null;
		ResultSet resultSet = null;
		try {
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
			connection = DriverManager.getConnection(url, "root", "root");
			connection.setAutoCommit(false);
			statement = connection.createStatement();
			String sql = "select sum(amount) total from record where card_id='6226090219290000' and date_format(create_time,'%Y-%m')='2019-05'";
			resultSet = statement.executeQuery(sql);
			if(resultSet.next()) {
				System.out.println("总额："+resultSet.getDouble("total"));
			}

			Thread.sleep(30000);//30秒后查询2019年5月消费明细
			
			sql="select amount from record where card_id='6226090219290000' and date_format(create_time,'%Y-%m')='2019-05'";
			resultSet = statement.executeQuery(sql);
			System.out.println("消费明细：");
			while(resultSet.next()) {
				double amount = resultSet.getDouble("amount");
				System.out.println(amount);
			}
			connection.commit();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			//释放资源
		}
	}
}

import java.sql.*;

public class Husband {

	public static void main(String[] args) {
		Connection connection = null;
		Statement statement = null;
		try {
			double sum=1000;//消费金额
			Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");
			String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
			connection = DriverManager.getConnection(url, "root", "root");
			connection.setAutoCommit(false);
			statement = connection.createStatement();
			String sql = "update account set balance=balance-"+sum+" where card_id='6226090219290000'";
			statement.executeUpdate(sql);
			sql = "insert into record (id,card_id,amount,create_time) values (3,'6226090219290000',"+sum+",'2019-05-19');";
			statement.executeUpdate(sql);
			connection.commit();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			//释放资源
		}
	}
}

当使用repeatable read解决不可重复度问题时：
在Tom输入密码的时候，Lily仍可以进行转账操作并且转账成功，然后Tom输入密码完成，Pos机在进行校验时读取到的余额与第一次无变化，故成功进行交易，最后，Tom最终工资卡余额为-1000元，Lily的余额为3000元。

分析：数据库事务隔离级别为REPEATABLE-READ（重复读）的情况下，POS机读取工资卡信息（此时Tom工资卡余额3000元），Tom老婆进行了转账并提交了事务（此时Tom工资卡余额变为0元），但Tom输入密码并点击“确认”按钮，POS机再次读取工资卡信息发现余额确实没有变化，因为最后一次读取的数据并不是来自于数据库物理磁盘，而是来自于缓存 ——“MVCC机制”

SERIALIZABLE下的重复读：
Tom拿着工资卡去消费时，一旦POS机读取工资卡信息（即事务开始），Lily不能在此时转账，待Tom输入密码并点击“确认”按钮后，POS机检查到Tom工资卡上余额没有变化，最终扣款成功，之后Lily才能进行转账操作。

分析：serializable隔离机制在读写数据时，会把整张表完全锁死，只有在此次操作结束并提交，才能继续执行其他操作。（这种隔离机制会使并发性降得极低，从而严重影响性能，共一般不适用）

Java之mySQL数据库事务隔离级别

问题

解决方案

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