Java 事务的隔离级别

引言

之前关于事务的文章已介绍了事务的概念以及事务的四个属性（ACID），相信你对事务应该有所认识和了解。

本篇文章是关于事务的隔离性，介绍数据库提供的多种隔离级别。

数据库访问的并发性问题

所谓事务的隔离性，其实事务的这个属性是针对数据库访问的并发性问题而言的。

那何谓数据库访问的并发性问题呢？

所谓数据库访问的并发性问题是指多个事务可以同时访问数据库中的数据，而当多个事务在数据库中并发执行（同时执行）时，数据的一致性可能受到破坏，从而导致数据出现问题。

还是举上次转账那个例子吧！

假设你的账号上有 1000 元，你转账给朋友 100 元，然后又向账号汇入 100 元，请问你的账号上余额是多少？是不是太简单了，小学生都会算，当然还是 1000 元，对吧。整个流程如下：

查看账号余额为 1000 元
转账给朋友 100 元，账号余额为 900 元
再查看账号余额为 900 元
汇入100 元到账号，账号余额为 1000 元

现在，假设你向朋友的转账和汇款是同时（并发）进行的，整个流程可能如下：

查看账号余额为 1000 元（转账查看）
查看账号余额为 1000 元（汇款查看）
转账给朋友 100 元，账号余额为 900 元
汇入100 元到账号，账号余额为 1100 元

那么，结果是现在账号余额居然是 1100 元。显然，正确的结果应该是 1000 元，呵呵，这就是数据库访问的并发性问题。

其实，数据库访问的并发性问题有很多种情况，以上这种情况只是其中的一种叫更新丢失。

更新丢失

如果多个事务同时（并发）对数据库表中的同一条记录进行修改，那么后修改的记录将会覆盖前面修改的记录，前面的修改就丢失掉了，这就叫做更新丢失。如下图：

那遇到这种情况怎么解决呢，其实更新丢失和多线程同步很相似，所以解决方法也是一样的，那就是对行加锁，同时只允许一个事务访问数据库。什么意思呀？很简单，就是加锁以后，两个事务即使同时访问数据库，也只允许加锁的事务先访问，另一个未加锁的在外等待，直到释放锁后才能访问数据库。这样，其实就是将并行访问数据库变成了串行访问数据库，是不是和多线程同步加同步锁一个道理呀。

脏读

所谓脏读就是一个事务 A 读取另一个事务 B 修改但尚未提交的数据并在此基础上操作，而事务 B 又执行事务回滚（也就是撤销了事务），那么事务 A 读取到的数据就是脏数据，如下图：

想一想怎么解决这个问题呢？解决办法很简单，就是在第一个事务提交前，任何其他事务不可读取其修改过的值，则可以避免该问题。

不可重复读

所谓不可重复读就是一个事务对同一行数据重复读取两次，但是却得到了不同的结果。事务T1读取某一数据后，事务T2对其做了修改，当事务T1再次读该数据时得到与前一次不同的值，如下图：

解决办法也很简单，如果只有在修改事务完全提交之后才可以读取数据，则可以避免该问题。

幻象读

所谓幻象读指两次执行同一条 select 语句会出现不同的结果。这个很好理解，当第一次执行 select 语句后，接着另一个事务执行了 insert 语句（也就是插入了一条记录），这时第二次执行相同的 select 语句，返回的结果自然与第一次不同，这就是幻象读。再举个例子吧，目前工资为 10000 元的员工有 10 人。那么事务 A 中读取所有工资为 10000 元的员工，得到了 10 条记录；这时事务 B 向员工表插入了一条员工记录，工资也为 10000 元；那么事务 A 再次读取所有工资为 10000 元的员工共读取到了 11 条记录，如下图：

解决办法就是如果在操作事务完成数据处理之前，任何其他事务都不可以添加新数据，则可避免该问题。

事务的隔离级别

为了解决以上各种数据库访问的并发性问题（更新丢失、脏读、不可重复读、幻象读），为此数据库提供了4种隔离级别。

Read uncommitted(未授权读取、读未提交)

如果一个事务已经开始写数据，则另外一个事务则不允许同时进行写操作，但允许其他事务读此行数据。该隔离级别可以通过“排他写锁”实现。这样就避免了更新丢失，却可能出现脏读。也就是说事务B读取到了事务A未提交的数据。

Read committed（授权读取、读提交）

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。该隔离级别避免了脏读，但是却可能出现不可重复读。事务A事先读取了数据，事务B紧接了更新了数据，并提交了事务，而事务A再次读取该数据时，数据已经发生了改变。

Repeatable read（可重复读取）

可重复读是指在一个事务内，多次读同一数据。在这个事务还没有结束时，另外一个事务也访问该同一数据。那么，在第一个事务中的两次读数据之间，即使第二个事务对数据进行修改，第一个事务两次读到的的数据是一样的。这样就发生了在一个事务内两次读到的数据是一样的，因此称为是可重复读。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。这样避免了不可重复读取和脏读，但是有时可能出现幻象读。（读取数据的事务）这可以通过“共享读锁”和“排他写锁”实现。

Serializable（序列化）

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，但不能并发执行。如果仅仅通过“行级锁”是无法实现事务序列化的，必须通过其他机制保证新插入的数据不会被刚执行查询操作的事务访问到。序列化是最高的事务隔离级别，同时代价也花费最高，性能很低，一般很少使用，在该级别下，事务顺序执行，不仅可以避免脏读、不可重复读，还避免了幻像读。

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。

对于多数应用程序，可以优先考虑把数据库系统的隔离级别设为 Read Committed（授权读取、读提交）。它能够避免脏读取，而且具有较好的并发性能。尽管它会导致不可重复读、幻读和丢失更新这些并发性问题，在可能出现这类问题的个别场合，可以由应用程序采用悲观锁或乐观锁来控制。

大多数数据库的默认级别就是 Read committed（授权读取、读提交），比如Sql Server , Oracle。MySQL的默认隔离级别就是 Repeatable read。

悲观锁和乐观锁

虽然数据库的隔离级别可以解决大多数问题，但是灵活度较差，为此又提出了悲观锁和乐观锁的概念。

悲观锁

悲观锁就是某事务在更新数据过程中将数据锁定，其他任何事务都不能读取或修改，必须修改完成后才能访问数据（类似于Java的线程同步机制）。悲观锁的特点是具有排他性，通常依赖于数据库的锁机制，一般适合短事务处理。

可能你会想，说了半天也没说为何叫悲观锁呀，到底悲观在哪里呀？这个问题问得很好。根据悲观锁的定义可知，当一个事务加了悲观锁，其他任何事务是不能读取或修改数据，也就是只能在外面等待，什么事也干不了，直到悲观锁被释放为止。那么，想象一下，如果有很多事务都要访问数据库（高并发的情况），加了悲观锁就意味所有事务需要排着长长的队，一个一个访问数据库，那么访问数据库的效率是不是非常低呀，你说悲观不悲观呀。

乐观锁

乐观锁相对悲观锁而言，乐观锁假设认为数据一般情况下不会造成冲突，所以只会在数据进行提交更新的时候，才会正式对数据的冲突与否进行检测，如果发现冲突了，则返回用户错误的信息，让用户决定如何去做。乐观锁的特点是并发性较好，事务修改数据时，其他事务仍可以修改数据。

实现乐观锁一般来说有以下2种方式：

使用版本号

使用数据版本（Version）记录机制实现，这是乐观锁最常用的一种实现方式。何谓数据版本？即为数据增加一个版本标识，一般是通过为数据库表增加一个数字类型的 “version” 字段来实现。当读取数据时，将version字段的值一同读出，数据每更新一次，对此version值加一。当我们提交更新的时候，判断数据库表对应记录的当前版本信息与第一次取出来的version值进行比对，如果数据库表当前版本号与第一次取出来的version值相等，则予以更新，否则认为是过期数据。

使用时间戳

乐观锁定的第二种实现方式和第一种差不多，同样是在需要乐观锁控制的table中增加一个字段，名称无所谓，字段类型使用时间戳（timestamp）, 和上面的version类似，也是在更新提交的时候检查当前数据库中数据的时间戳和自己更新前取到的时间戳进行对比，如果一致则OK，否则就是版本冲突。

说白了，乐观锁其实根本不是一种数据库锁机制，而是一种冲突检测机制，这种冲突检测机制是依赖软件或应用程序实现的。

那乐观锁为何乐观呀，乐观在它的并发性比悲观锁好，一个事务在修改数据时，其他事务仍然可以修改数据。

悲观锁与乐观锁的优缺点及使用场景

悲观锁的优点是可以保障数据库的数据是绝对安全的，它是依赖数据库的锁机制，能很好的解决数据库访问的并发性问题，但是缺点就是会导致数据库访问性能低下，所以适合短事务（也就是事务执行时间很短）的情况。你想一想，如果事务执行时间很长，那么后面的事务就得一直排队等待嘛。它的使用场景是对数据安全性要求非常高的场景，比如银行系统、金融系统等。

乐观锁的优点是可以保障并发性比较好，也就景数据库访问性能可以，它是依赖软件的冲突检测机制实现的，但是缺点就是并没彻底解决数据库访问的并发性问题，所以数据库的数据不是绝对安全的。它的使用场景是对数据安全性要求不高而对性能要求很高的场景，比如各种信息管理系统等。

总结

数据库访问的并发性问题（更新丢失、脏读、不可重复读、幻象读）会导致的数据的一致性被破坏。
数据库指定了4种事务的隔离级别，目的是为了解决数据库访问的并发性问题（更新丢失、脏读、不可重复读、幻象读）导致的数据的一致性被破坏。
- Read uncommitted(未授权读取、读未提交)
- Read committed（授权读取、读提交）
- Repeatable read（可重复读取） MySQL 默认隔离级别
- Serializable（序列化）
由于数据库的隔离级别灵活度较差，所以又有了悲观锁和乐观锁，也是用于解决数据库访问的并发性问题。
- 悲观锁
- 乐观锁