Hibernate 性能之事務(wù)與并發(fā)

1. 前言

本節(jié)課和大家一起聊一聊事務(wù)和并發(fā)。通過(guò)本節(jié)課程的學(xué)習(xí)，你將了解到：

• 什么是事務(wù) ；
• 事務(wù)的隔離機(jī)制。

2. 事務(wù)

什么是事務(wù)？

一講到事務(wù)，就有一個(gè)典型的案例：轉(zhuǎn)賬。

轉(zhuǎn)賬業(yè)務(wù)涉及到 2 個(gè)賬號(hào)的變更。例如 A 現(xiàn)在要把自己賬戶上僅有的 100 元大鈔轉(zhuǎn)給自己的好朋友 B。

轉(zhuǎn)賬過(guò)程中至少要涉及到兩條更新語(yǔ)句：

• A 賬面上的錢(qián)減少，使用更新語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)：

Update 賬號(hào)表 set 我的錢(qián)=我的錢(qián)-100 where 賬號(hào)擁有人=A

• B 賬戶上的錢(qián)增多，使用更新語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)：

Update 賬號(hào)表 set 我的錢(qián)=我的錢(qián)+100 where 賬號(hào)擁有人=B

如果、萬(wàn)一這兩條更新語(yǔ)句中有一條沒(méi)有執(zhí)行成功，會(huì)發(fā)生什么情況了？

• 發(fā)生在 A 身上的更新語(yǔ)句沒(méi)有成功，B 的更新語(yǔ)句成功了。也就是說(shuō) A 賬面上的錢(qián)沒(méi)有減少，B 賬面上的錢(qián)卻增加了。天呀！這是何等好事，關(guān)鍵是這錢(qián)是從哪里來(lái)的，左想右想，看來(lái)只能是銀行里來(lái)的，但是，你覺(jué)得銀行會(huì)做這種傻事嗎？不會(huì)！那銀行又是如何保證不讓這種事情發(fā)生了。

• 發(fā)生在 B 身上的更新語(yǔ)句沒(méi)有成功，A 的更新語(yǔ)句成功了。也就是說(shuō) A 的錢(qián)減少了，但是 B 沒(méi)有增加。傻眼了吧，莫名其妙的錢(qián)就不見(jiàn)了。錢(qián)去哪兒了？你會(huì)讓這種事情發(fā)生嗎？也不會(huì)，你會(huì)投訴銀行的。

當(dāng)然，如果這 2 條 SQL 語(yǔ)句執(zhí)行成功或者失敗，則不會(huì)發(fā)生任何損失，可見(jiàn)，咱們必須控制這兩條 SQL 語(yǔ)句要么都成功，要么都失敗。

對(duì)！這就是事務(wù)。

所謂事務(wù)，就是把一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯當(dāng)成一個(gè)邏輯整體單元，其中的執(zhí)行代碼要么一起成功，但凡執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)了某些錯(cuò)誤，就恢復(fù)到最原始的狀態(tài)。

轉(zhuǎn)賬就是一個(gè)業(yè)務(wù)邏輯，整個(gè)業(yè)務(wù)邏輯中至少包括 2 條 SQL 語(yǔ)句，這 2 條 SQL 語(yǔ)句互為依靠，彼此脫單對(duì)業(yè)務(wù)邏輯沒(méi)有任何意義。所以，必須當(dāng)成一個(gè)整體看待。

一個(gè)事務(wù)單元有 4 個(gè)特性，也就是事務(wù)的 ACID 特性：

• 原子性（atomicity）： 表示一個(gè)事務(wù)內(nèi)的所有操作是一個(gè)整體，要么全部成功，要么全部失敗；
• 一致性（consistency）： 表示一個(gè)事務(wù)內(nèi)有一個(gè)操作失敗時(shí)，所有的更改過(guò)的數(shù)據(jù)都必須回滾到修改前的狀態(tài)；如前面轉(zhuǎn)賬案例，轉(zhuǎn)賬前 A 和 B 加起來(lái)有多少錢(qián)，無(wú)論轉(zhuǎn)賬是否成功，最后 A 和 B 加起來(lái)的錢(qián)應(yīng)該和前面相等；
• 隔離性（isolation）： 事務(wù)查看數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)所處的狀態(tài)，要么是另一并發(fā)事務(wù)修改它之前的狀態(tài)，要么是另一事務(wù)修改它之后的狀態(tài)，事務(wù)不會(huì)查看中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)；
• 持久性（durability）： 事務(wù)完成之后，它對(duì)于系統(tǒng)的影響是永久性的。事務(wù)結(jié)束后，就沒(méi)有什么后悔藥了。

４ 個(gè)特性中除了隔離性都比較好理解。所以，剩下的篇幅中，咱們好好聊一聊隔離性。要講透隔離性，肯定就離不開(kāi)并發(fā)概念。

什么是并發(fā)？

并發(fā)是計(jì)算機(jī)中的一個(gè)概念，但是在現(xiàn)實(shí)生活中還是能找到一個(gè)能類(lèi)比的例子。

火車(chē)上，２個(gè)人同時(shí)去一間洗手間，這個(gè)過(guò)程可以稱(chēng)其為并發(fā)。換成計(jì)算機(jī)概念就是說(shuō)兩段邏輯代碼同時(shí)使用同一個(gè)資源。當(dāng)然，這里只是從宏觀上理解并發(fā)。

老公和老婆共用一個(gè)賬號(hào)，大家需要錢(qián)時(shí)都從這個(gè)賬號(hào)上取，可假設(shè)老公和老婆就是兩個(gè)事務(wù)，這 ２ 個(gè)事務(wù)如果同時(shí)取錢(qián)時(shí)，就必須隔離，否則就會(huì)出現(xiàn)麻煩。

２ 個(gè)事務(wù)同時(shí)進(jìn)入這個(gè)賬號(hào)，一查看，很高興，賬面上有錢(qián)，于是都想取出這 1000 塊錢(qián)。銀行肯定只能讓一個(gè)事務(wù)成功，要不然銀行就虧大了。

這便是事務(wù)的隔離機(jī)制，當(dāng)一個(gè)事務(wù)對(duì)一個(gè)資源進(jìn)行操作時(shí)，必須隔離另一個(gè)事務(wù)對(duì)其進(jìn)行相關(guān)操作。

但是，如果隔離的太嚴(yán)格了，事務(wù)之間就如同排隊(duì)，需要一個(gè)一個(gè)來(lái)，將會(huì)降低系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間，使用者會(huì)認(rèn)為，切！這系統(tǒng)設(shè)計(jì)的夠糟糕的，睡了一覺(jué)，還沒(méi)有響應(yīng)。

如果隔離的太寬松了，受事務(wù)之間的影響，會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)的異常。

所以在 JDBC 中一般會(huì)提供多種隔離機(jī)制，讓開(kāi)發(fā)者根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
事務(wù)隔離級(jí)別從低到高：

• 讀取未提交（Read Uncommitted)；
• 讀取已提交 (Read Committed)；
• 可重復(fù)讀（Repeatable Read)；
• 序列化（serializable)。

如何選擇，當(dāng)然是需要根據(jù)業(yè)務(wù)需要進(jìn)行設(shè)定。

不同的隔離機(jī)制下，并發(fā)的事務(wù)之間會(huì)發(fā)生一些什么樣的事情？

3. 隔離與并發(fā)

3.1 讀取未提交（Read Uncommitted)

字面上理解，可以讀取沒(méi)有提交的數(shù)據(jù)，這是最低的事務(wù)隔離級(jí)別：

• 讀事務(wù)不會(huì)阻塞讀事務(wù)和寫(xiě)事務(wù)，寫(xiě)事務(wù)也不會(huì)阻塞讀事務(wù)，但是會(huì)阻塞寫(xiě)事務(wù)；
• 寫(xiě)事務(wù)不阻塞讀事務(wù)，可以讀取未提交的數(shù)據(jù)。

后果是，會(huì)出現(xiàn)臟讀現(xiàn)象。

如果財(cái)務(wù)工作人員在更新公司員工工資時(shí)，不小心把 A 同事的原工資 2000 改成了 8000，但馬上發(fā)現(xiàn)了錯(cuò)誤，立馬更正過(guò)來(lái)。改過(guò)就好，不傷大雅。

問(wèn)題是，如果在財(cái)務(wù)工作人員修改時(shí)，A 同事恰好也在查看自己的賬號(hào)，因?yàn)榭煽吹絼e的事務(wù)沒(méi)有提交的數(shù)據(jù)，天降財(cái)富呀，眼睛沒(méi)花吧，工資漲成 8000 元了。

如果晚上回家告訴了老婆，第二天再一查，工資還是 2000 。請(qǐng)問(wèn)下班后該如何向老婆交待！

這就叫臟讀。當(dāng)然，并不是沒(méi)有解決的辦法。

臟讀解決方案：在財(cái)務(wù)人員的事務(wù)提交前，任何其他事務(wù)不可讀取其修改過(guò)的值，則可以避免 A 同事回家挨罵的悲劇。

3.2 讀取已提交 (Read Committed)

這個(gè)比前面的要嚴(yán)格點(diǎn)，只能讀已經(jīng)提交的，就不會(huì)出現(xiàn)臟讀情況。

• 寫(xiě)事務(wù)會(huì)阻塞讀事務(wù)和寫(xiě)事務(wù)，但是讀事務(wù)不會(huì)阻塞讀事務(wù)和寫(xiě)事務(wù)。
• 讀事務(wù)不阻塞寫(xiě)事務(wù)

但是有可能造成不可重復(fù)讀。

如果 A 同事聽(tīng)說(shuō)老板要給自己漲工資，查看了一下賬號(hào)，唉！還是只有 1000 元，心情好糟糕。

此時(shí)財(cái)務(wù)人員對(duì) A 同事的賬號(hào)進(jìn)行了修改了，變成 2000，并提交了事務(wù)。A 同事再次讀取時(shí)，工資變成 2000。此時(shí)就不知道是自己眼花還是在做夢(mèng)。這就是不可重復(fù)，意思就是說(shuō)，在這種隔離下，你最好不要有事沒(méi)事的反復(fù)讀，可能會(huì)出現(xiàn)前后讀出來(lái)的數(shù)據(jù)不一致的情況。

3.3 可重復(fù)讀（Repeatable Read)

• 讀事務(wù)會(huì)阻塞寫(xiě)事務(wù)，但是讀事務(wù)不會(huì)阻塞讀事務(wù)，寫(xiě)事務(wù)會(huì)阻塞寫(xiě)事務(wù)和讀事務(wù)；
• 讀事務(wù)不阻塞讀事務(wù) (針對(duì)的是記錄而不是表)。

可能會(huì)造成幻讀問(wèn)題：

幻讀是針對(duì)事務(wù)期間所插入的新數(shù)據(jù)而言。

如財(cái)務(wù)人員統(tǒng)計(jì)一下所有工資為 1000 的員工，這時(shí)人事向員工表插入了一條新記錄，工資也是 1000 。財(cái)務(wù)人員再次讀取所有工資為 1000 的員工， 共讀取到了 11 條記錄。

可采用對(duì)表加鎖的方式避免幻讀的事情發(fā)生，一般情況下不會(huì)過(guò)于關(guān)心是否會(huì)發(fā)生幻讀。

3.4 序列化（serializable)

這算是最嚴(yán)格的隔離級(jí)別，如果設(shè)置成這個(gè)級(jí)別，就不會(huì)出現(xiàn)以上所有的問(wèn)題題（臟讀，不可重復(fù)讀，幻影讀）。但是，性能極低，一般不用！

4. 小結(jié)

好了，到了該總結(jié)的時(shí)候了。本節(jié)課向大家介紹了事務(wù)機(jī)制，重點(diǎn)講解了事務(wù)的隔離機(jī)制。

隔離策略，就如同交通法則，壓一點(diǎn)點(diǎn)實(shí)線；紅燈時(shí)，車(chē)頭出了暫停線一點(diǎn)點(diǎn)都要罰錢(qián)，大家開(kāi)車(chē)就只能小心翼翼啦， 交通的暢通性就會(huì)降低。

但是，如果太放寬，就容易發(fā)生交通事故。

所以呀！隔離機(jī)制要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。