在DBMS中，事务保证了一个操作序列可以全部都执行或者全部都不执行（原子性），从一个状态转变到另外一个状态（一致性）。由于事务满足久性。所以一旦事务被提交之后，数据就能够被持久化下来，又因为事务是满足隔离性的，所以，当多个事务同时处理同一个数据的时候，多个事务直接是互不影响的，所以，在多个事务并发操作的过程中，如果控制不好隔离级别，就有可能产生脏读、不可重复读或者幻读等读现象。
在数据库事务的ACID四个属性中，隔离性是一个最常放松的一个。可以在数据操作过程中利用数据库的锁机制或者多版本并发控制机制获取更高的隔离等级。但是，随着数据库隔离级别的提高，数据的并发能力也会有所下降。所以，如何在并发性和隔离性之间做一个很好的权衡就成了一个至关重要的问题。
在软件开发中，几乎每类这样的问题都会有多种最佳实践来供我们参考，很多DBMS定义了多个不同的“事务隔离等级”来控制锁的程度和并发能力。
ANSI/ISO SQL定义的标准隔离级别有四种，从高到底依次为：可序列化(Serializable)、可重复读(Repeatable reads)、提交读(Read committed)、未提交读(Read uncommitted)。
下面将依次介绍这四种事务隔离级别的概念、用法以及解决了哪些问题（读现象）
未提交读(Read uncommitted)
未提交读(READ UNCOMMITTED)是最低的隔离级别。通过名字我们就可以知道，在这种事务隔离级别下，一个事务可以读到另外一个事务未提交的数据。
未提交读的数据库锁情况（实现原理）
事务在读数据的时候并未对数据加锁。
现象：
事务1读取某行记录时，事务2也能对这行记录进行读取、更新（因为事务一并未对数据增加任何锁）
当事务2对该记录进行更新时，事务1再次读取该记录，能读到事务2对该记录的修改版本（因为事务二只增加了共享读锁，事务一可以再增加共享读锁读取数据），即使该修改尚未被提交。
事务1更新某行记录时，事务2不能对这行记录做更新，直到事务1结束。（因为事务一对数据增加了共享读锁，事务二不能增加排他写锁进行数据的修改）
举例
下面还是借用我在数据库的读现象浅析一文中举的例子来说明在未提交读的隔离级别中两个事务之间的隔离情况。
| 事务一 | 事务二 |
|---|---|
/* Query 1 *//* will read 20 */ |
|
UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1; |
|
SELECT age FROM users WHERE id = 1;/* will read 21 */ |
|
/* lock-based DIRTY READ */ |
事务一共查询了两次，在两次查询的过程中，事务二对数据进行了修改，并未提交（commit）。但是事务一的第二次查询查到了事务二的修改结果。在数据库的读现象浅析中我们介绍过，这种现象我们称之为脏读。
所以，未提交读会导致脏读
提交读(Read committed)
提交读(READ COMMITTED)也可以翻译成读已提交，通过名字也可以分析出，在一个事务修改数据过程中，如果事务还没提交，其他事务不能读该数据。
提交读的数据库锁情况
事务对当前被读取的数据加 行级共享锁（当读到时才加锁），一旦读完该行，立即释放该行级共享锁；
事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加 行级排他锁，直到事务结束才释放。
现象：
事务1在读取某行记录的整个过程中，事务2都可以对该行记录进行读取（因为事务一对该行记录增加行级共享锁的情况下，事务二同样可以对该数据增加共享锁来读数据。）。
事务1读取某行的一瞬间，事务2不能修改该行数据，但是，只要事务1读取完改行数据，事务2就可以对该行数据进行修改。（事务一在读取的一瞬间会对数据增加共享锁，任何其他事务都不能对该行数据增加排他锁。但是事务一只要读完该行数据，就会释放行级共享锁，一旦锁释放，事务二就可以对数据增加排他锁并修改数据）
事务1更新某行记录时，事务2不能对这行记录做更新，直到事务1结束。（事务一在更新数据的时候，会对该行数据增加排他锁，知道事务结束才会释放锁，所以，在事务二没有提交之前，事务一都能不对数据增加共享锁进行数据的读取。所以，提交读可以解决
脏读的现象）
举例
| 事务一 | 事务二 |
|---|---|
/* Query 1 */ |
|
UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1; |
|
SELECT * FROM users WHERE id = 1;/*lock-based REPEATABLE READ */ |
在提交读隔离级别中，在事务二提交之前，事务一不能读取数据。只有在事务二提交之后，事务一才能读数据。
但是从上面的例子中我们也看到，事务一两次读取的结果并不一致，所以提交读不能解决不可重复读的读现象。
简而言之，提交读这种隔离级别保证了读到的任何数据都是提交的数据，避免了脏读(dirty reads)。但是不保证事务重新读的时候能读到相同的数据，因为在每次数据读完之后其他事务可以修改刚才读到的数据。
可重复读(Repeatable reads)
可重复读(REPEATABLE READS),由于提交读隔离级别会产生不可重复读的读现象。所以，比提交读更高一个级别的隔离级别就可以解决不可重复读的问题。这种隔离级别就叫可重复读（这名字起的是不是很任性！！）
可重复读的数据库锁情况
事务在读取某数据的瞬间（就是开始读取的瞬间），必须先对其加 行级共享锁，直到事务结束才释放；
事务在更新某数据的瞬间（就是发生更新的瞬间），必须先对其加 行级排他锁，直到事务结束才释放。
现象
事务1在读取某行记录的整个过程中，事务2都可以对该行记录进行读取（因为事务一对该行记录增加行级共享锁的情况下，事务二同样可以对该数据增加共享锁来读数据。）。
事务1在读取某行记录的整个过程中，事务2都不能修改该行数据（事务一在读取的整个过程会对数据增加共享锁，直到事务提交才会释放锁，所以整个过程中，任何其他事务都不能对该行数据增加排他锁。所以，可重复读能够解决
不可重复读的读现象）事务1更新某行记录时，事务2不能对这行记录做更新，直到事务1结束。（事务一在更新数据的时候，会对该行数据增加排他锁，知道事务结束才会释放锁，所以，在事务二没有提交之前，事务一都能不对数据增加共享锁进行数据的读取。所以，提交读可以解决
脏读的现象）
举例
| 事务一 | 事务二 |
|---|---|
/* Query 1 */ |
|
UPDATE users SET age = 21 WHERE id = 1; |
在上面的例子中，只有在事务一提交之后，事务二才能更改该行数据。所以，只要在事务一从开始到结束的这段时间内，无论他读取该行数据多少次，结果都是一样的。
从上面的例子中我们可以得到结论：可重复读隔离级别可以解决不可重复读的读现象。但是可重复读这种隔离级别中，还有另外一种读现象他解决不了，那就是幻读。看下面的例子：
| 事务一 | 事务二 |
|---|---|
/* Query 1 */ |
|
INSERT INTO users VALUES ( 3, 'Bob', 27 ); |
|
SELECT * FROM users |
上面的两个事务执行情况及现象如下：
1.事务一的第一次查询条件是age BETWEEN 10 AND 30;如果这是有十条记录符合条件。这时，他会给符合条件的这十条记录增加行级共享锁。任何其他事务无法更改这十条记录。
2.事务二执行一条sql语句，语句的内容是向表中插入一条数据。因为此时没有任何事务对表增加表级锁，所以，该操作可以顺利执行。
3.事务一再次执行SELECT * FROM users WHERE age BETWEEN 10 AND 30;时，结果返回的记录变成了十一条，比刚刚增加了一条，增加的这条正是事务二刚刚插入的那条。
所以，事务一的两次范围查询结果并不相同。这也就是我们提到的幻读。
可序列化(Serializable)
可序列化(Serializable)是最高的隔离级别，前面提到的所有的隔离级别都无法解决的幻读，在可序列化的隔离级别中可以解决。
我们说过，产生幻读的原因是事务一在进行范围查询的时候没有增加范围锁(range-locks：给SELECT 的查询中使用一个“WHERE”子句描述范围加锁），所以导致幻读。
可序列化的数据库锁情况
事务在读取数据时，必须先对其加 表级共享锁 ，直到事务结束才释放；
事务在更新数据时，必须先对其加 表级排他锁 ，直到事务结束才释放。
现象
事务1正在读取A表中的记录时，则事务2也能读取A表，但不能对A表做更新、新增、删除，直到事务1结束。(因为事务一对表增加了表级共享锁，其他事务只能增加共享锁读取数据，不能进行其他任何操作）
事务1正在更新A表中的记录时，则事务2不能读取A表的任意记录，更不可能对A表做更新、新增、删除，直到事务1结束。（事务一对表增加了表级排他锁，其他事务不能对表增加共享锁或排他锁，也就无法进行任何操作）
虽然可序列化解决了脏读、不可重复读、幻读等读现象。但是序列化事务会产生以下效果：
1.无法读取其它事务已修改但未提交的记录。
2.在当前事务完成之前，其它事务不能修改目前事务已读取的记录。
3.在当前事务完成之前，其它事务所插入的新记录，其索引键值不能在当前事务的任何语句所读取的索引键范围中。
四种事务隔离级别从隔离程度上越来越高，但同时在并发性上也就越来越低。之所以有这么几种隔离级别，就是为了方便开发人员在开发过程中根据业务需要选择最合适的隔离级别。
本文是《轻量级 Java Web 框架架构设计》的系列博文。
这篇博文已经“难产”好几天了，压力还是有些大的，因为 Transaction（事务管理）的问题，争论一直就没有停止过。由于个人能力真的非常有限，花了好多功夫去学习，总算基本上解决了问题，所以这才第一时间就拿出来与网友们共享，也听听大家的想法。
提示：对 Transaction 不太理解的朋友们，可阅读这篇博文《Transaction 那点事儿》。
现在就开始吧！
请看下面这一段代码：
@Bean
public class ProductServiceImpl extends BaseService implements ProductService {
...
@Override
public boolean createProduct(Map<String, Object> productFieldMap) {
String sql = SQLHelper.getSQL("insert.product");
Object[] params = {
productFieldMap.get("productTypeId"),
productFieldMap.get("productName"),
productFieldMap.get("productCode"),
productFieldMap.get("price"),
productFieldMap.get("description")
};
int rows = DBHelper.update(sql, params);
return rows == 1;
}
}我们先不去考虑 createProduct() 方法中那段不够优雅的代码，总之这一坨 shi 就是为了完成一个 insert 语句的，后续我会将其简化。
除此以外，大家可能已经看出一些问题。没有事务管理！
如果执行过程中抛出了一个异常，事务无法回滚。这个案例仅仅是一条 SQL 语句，如果是多条呢？前面的执行成功了，就最后一条执行失败，那应该是整个事务都要回滚，前面做的都不算数才对。
为了实现这个目标，我山寨了 Spring 的做法，它有一个 @Transactional 注解，可以标注在方法上，那么被标注的方法就是具备事务特性了，还可以设置事务传播方式与隔离级别等功能，确实够强大的，完全取代了以前的 XML 配置方式。
于是我也做了一个 @Transaction 注解（注意：我这里是事务的名词，Spring 用的是形容词），代码如下：
@Bean
public class ProductServiceImpl extends BaseService implements ProductService {
...
@Override
@Transaction
public boolean createProduct(Map<String, Object> productFieldMap) {
String sql = SQLHelper.getSQL("insert.product");
Object[] params = {
productFieldMap.get("productTypeId"),
productFieldMap.get("productName"),
productFieldMap.get("productCode"),
productFieldMap.get("price"),
productFieldMap.get("description")
};
int rows = DBHelper.update(sql, params);
if (true) {
throw new RuntimeException("Insert log failure!"); // 故意抛出异常，让事务回滚
}
return rows == 1;
}
}在执行 DBHelper.update() 方法以后，我故意抛出了一个 RuntimeException，我想看看事务能否回滚，也就是那条 insert 语句没有生效。
做了一个单元测试，测了一把，果然报错了，product 表里也没有插入任何数据。
看来事务管理功能的确生效了，那么，我是如何实现 @Transaction 这个注解所具有的功能？请接着往下看，下面的才是精华所在。
一开始我修改了 DBHelper 的代码：
public class DBHelper {
private static final BasicDataSource ds = new BasicDataSource();
private static final QueryRunner runner = new QueryRunner(ds);
// 定义一个局部线程变量（使每个线程都拥有自己的连接）
private static ThreadLocal<Connection> connContainer = new ThreadLocal<Connection>();
static {
System.out.println("Init DBHelper...");
// 初始化数据源
ds.setDriverClassName(ConfigHelper.getStringProperty("jdbc.driver"));
ds.setUrl(ConfigHelper.getStringProperty("jdbc.url"));
ds.setUsername(ConfigHelper.getStringProperty("jdbc.username"));
ds.setPassword(ConfigHelper.getStringProperty("jdbc.password"));
ds.setMaxActive(ConfigHelper.getNumberProperty("jdbc.max.active"));
ds.setMaxIdle(ConfigHelper.getNumberProperty("jdbc.max.idle"));
}
// 获取数据源
public static DataSource getDataSource() {
return ds;
}
// 开启事务
public static void beginTransaction() {
Connection conn = connContainer.get();
if (conn == null) {
try {
conn = ds.getConnection();
conn.setAutoCommit(false);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
connContainer.set(conn);
}
}
}
// 提交事务
public static void commitTransaction() {
Connection conn = connContainer.get();
if (conn != null) {
try {
conn.commit();
conn.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
connContainer.remove();
}
}
}
// 回滚事务
public static void rollbackTransaction() {
Connection conn = connContainer.get();
if (conn != null) {
try {
conn.rollback();
conn.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
connContainer.remove();
}
}
}
...
// 执行更新（包括 UPDATE、INSERT、DELETE）
public static int update(String sql, Object... params) {
// 若当前线程中存在连接，则传入（用于事务处理），否则将从数据源中获取连接
Connection conn = connContainer.get();
return DBUtil.update(runner, conn, sql, params);
}
}首先，我将 Connection 放到 ThreadLocal 容器中了，这样每个线程之间对 Connection 的访问就是隔离的了（不会共享），保证了线程安全。
然后，我增加了几个关于事务的方法，例如：beginTransaction()、commitTransaction()、rollbackTransaction()，这三个方法中的代码非常重要，一定要细看！我就不解释了。
最后，我修改了 update() 方法，先从 ThreadLocal 中拿出 Connection，然后传入到 DBUtil.update() 方法中。注意：有可能从 ThreadLocal 中根本拿不到 Connection，因为此时的 Connection 是从 DataSource 中获取的（这是非事务的情况），只要执行了 beginTransaction() 方法，就会从 DataSource 中获取一个 Connection，然后将事务自动提交功能关闭，最后往 ThreadLocal 中放入一个 Connection。
提示：对 ThreadLocal 不太理解的朋友们，可阅读这篇博文《ThreadLocal 那点事儿》。
那问题来了，DBUtil 又是如何处理事务的呢？我对 DBUtil 是这样修改的：
public class DBUtil {
...
// 更新（包括 UPDATE、INSERT、DELETE，返回受影响的行数）
public static int update(QueryRunner runner, Connection conn, String sql, Object... params) {
int result = 0;
try {
if (conn != null) {
result = runner.update(conn, sql, params);
} else {
result = runner.update(sql, params);
}
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
return result;
}
}这里，我首先对传入进来的 Connection 对象进行判断：
若不为空（事务情况），调用 runner.update(conn, sql, params) 方法，将 conn 传递到 QueryRunner 中，也就是说，完全交给 Apache Commons DbUtils 来处理事务了，因为此时的 conn 是动过手脚的（在 beginTransaction() 方法中，做了 conn.setAutoCommit(false) 操作）。
若为空（非事务情况），调用 runner.update(sql, params) 方法，此时没有将 conn 传递到 QueryRunner 中，也就是说，Connection 由 Apache Commons DbUtils 从 DataSource 中获取，无需考虑事务问题，或者说，事务是自动提交的。
我想到这里，我已经解释清楚了。但还有必要再做一下总结：
获取 Connection 分两种情况，若自动从 DataSource 中获取，则为非事务情况；反之，从关闭 Connection 自动提交功能后，强制传入 Connection 时，则为事务情况。因为传递过去的是同一个 Connection，那么 Apache Commons DbUtils 是不会自动从 DataSource 中获取 Connection 了。
好了，地基终于建设完毕，剩下的就是什么时候调用那些 xxxTransaction() 方法呢？又是在哪里调用的呢？
最简单又最直接的方式莫过于此：
@Bean
public class ProductServiceImpl extends BaseService implements ProductService {
...
public boolean createProduct(Map<String, Object> productFieldMap) {
int rows = 0;
try {
// 开启事务
DBHelper.beginTransaction();
String sql = SQLHelper.getSQL("insert.product");
Object[] params = {
productFieldMap.get("productTypeId"),
productFieldMap.get("productName"),
productFieldMap.get("productCode"),
productFieldMap.get("price"),
productFieldMap.get("description")
};
rows = DBHelper.update(sql, params);
} catch (Exception e) {
// 回滚事务
DBHelper.rollbackTransaction();
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException();
} finally {
// 提交事务
DBHelper.commitTransaction();
}
return rows == 1;
}
}但这样写，总感觉太累赘，以后凡是需要考虑事务问题的，都要用一个 try...catch...finally 语句来处理，还要手工调用那些 DBHelper.xxxTransaction() 方法。对于开发人员而言，简直这就像噩梦！
这里就要用到一点设计模式了，我选择了“Proxy 模式”，就是“代理模式”，说准确一点应该是“动态代理模式”。
提示：对 Proxy 不太理解的朋友，可阅读这篇博文《Proxy 那点事儿》。
我想把一头一尾的代码都放在 Proxy 中，这里仅保留最核心的逻辑。代理类会自动拦截到 Service 类中所有的方法，先判断该方法是否带有 @Transaction 注解，如果有的话，就开启事务，然后调用方法，最后提交事务，遇到异常还要回滚事务。若没有 @Transaction 注解呢？什么都不做，直接调用目标方法即可。
这就是我的思路，下面看看这个动态代理类是如何实现的吧：
public class TransactionProxy implements MethodInterceptor {
private static TransactionProxy instance = new TransactionProxy();
private TransactionProxy() {
}
public static TransactionProxy getInstance() {
return instance;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T getProxy(Class<T> cls) {
return (T) Enhancer.create(cls, this);
}
@Override
public Object intercept(Object obj, Method method, Object[] args, MethodProxy proxy) throws Throwable {
Object result;
if (method.isAnnotationPresent(Transaction.class)) {
try {
// 开启事务
DBHelper.beginTransaction();
// 执行操作
method.setAccessible(true);
result = proxy.invokeSuper(obj, args);
// 提交事务
DBHelper.commitTransaction();
} catch (Exception e) {
// 回滚事务
DBHelper.rollbackTransaction();
e.printStackTrace();
throw new RuntimeException();
}
} else {
result = proxy.invokeSuper(obj, args);
}
return result;
}
}我选用的是 CGLib 类库实现的动态代理，因为我认为它比 JDK 提供的动态代理更为强大一些，它可以代理没有接口的类，而 JDK 的动态代理是有限制的，目标类必须实现接口才能被代理。
在这个 TransactionProxy 类中还用到了“Singleton 模式”，作用是提高一些性能，同时也简化了 API 调用方式。
下面是最重要的地方了，如何才能将这些具有事务的 Service 类加入 IoC 容器呢？这样在 Action 中注入的 Service 就不再是普通的实现类了，而是通过 CGLib 动态生成的实现类（可以在 IDE 中打个断点看看就知道）。
好了，看看负责 IoC 容器的 BeanHelper吧，我又是如何修改的呢？
public class BeanHelper {
// Bean 类 => Bean 实例
private static final Map<Class<?>, Object> beanMap = new HashMap<Class<?>, Object>();
static {
System.out.println("Init BeanHelper...");
try {
// 获取并遍历所有的 Bean（带有 @Bean 注解的类）
List<Class<?>> beanClassList = ClassHelper.getClassListByAnnotation(Bean.class);
for (Class<?> beanClass : beanClassList) {
// 创建 Bean 实例
Object beanInstance;
if (BaseService.class.isAssignableFrom(beanClass)) {
// 若为 Service 类，则获取动态代理实例（可以使用 CGLib 动态代理，不能使用 JDK 动态代理，因为初始化 Bean 字段时会报错）
beanInstance = TransactionProxy.getInstance().getProxy(beanClass);
} else {
// 否则通过反射创建实例
beanInstance = beanClass.newInstance();
}
// 将 Bean 实例放入 Bean Map 中（键为 Bean 类，值为 Bean 实例）
beanMap.put(beanClass, beanInstance);
}
// 遍历 Bean Map
for (Map.Entry<Class<?>, Object> beanEntry : beanMap.entrySet()) {
...
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
...
}在遍历 beanClassList 时，判断当前的 beanClass 是否继承于 BaseService？如果是，那么就创建动态代理实例给 beanInstance；否则，就像以前一样，通过反射来创建 beanInstance。
改动量还不算太大，动态代理就会初始化到相应的 Bean 对象上了。
到此为止，事务管理实现原理已全部结束。当然问题还有很多，比如：我没有考虑事务隔离级别、事务传播行为、事务超时、只读事务等问题，甚至还有更复杂的 JTA 事务。
但我个人认为，事务管理功能实用就行了，标注了 @Transaction 注解的方法就有事务，没有标注就没有事务，很简单。没必要真的做得和 Spring 事务管理器那样完备，比如：支持 7 种事务传播行为。那有人就会提到，为什么不提供“嵌套事务”和“JTA 事务”呢？我想说的是，追求是无止境的，即便是 Spring 也有它的不足之处。关键是对框架的定位要看准，该框架仅用于开发中、小规模的 Java Web 应用系统，那么这类复杂的事务处理情况又会有多少呢？所以我暂时就此打住了，我的直觉告诉我，深入下去将一定是一个无底洞。
我想有必要先听听大家的想法，避免走弯路的最佳方式就是及时沟通。
