數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)與并發(fā)問題的案例講解

引子

最近有同事寫了段代碼，負(fù)責(zé)創(chuàng)建訂單的邏輯，代碼審查時(shí)發(fā)現(xiàn)可能會(huì)有并發(fā)的問題。同事并不認(rèn)同，他認(rèn)為他的邏輯是寫在存儲(chǔ)過程中的，應(yīng)該沒有問題。

代碼的邏輯大概是(偽代碼)：

begin transaction

if 查詢到客戶存在進(jìn)行中的訂單
 rollback transaction

if 查詢到設(shè)備存在進(jìn)行中的訂單
 rollback transaction

插入訂單

commit transaction

下面針對(duì)這個(gè)邏輯進(jìn)行分析，為什么這個(gè)事務(wù)會(huì)出現(xiàn)并發(fā)問題。

事務(wù)概述

首先，提出兩個(gè)問題，然后帶著問題討論事務(wù)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，最后來解決這兩個(gè)問題并回答前文的問題。

第一個(gè)問題，事務(wù)是否可以并發(fā)?

第二個(gè)問題，數(shù)據(jù)庫(kù)是怎么隔離事務(wù)的？

事務(wù)的表現(xiàn)特性

數(shù)據(jù)庫(kù)中執(zhí)行事務(wù)涉及到很多方面，包括如何處理臨界資源，如何加鎖解鎖等等。但是無論事務(wù)如何執(zhí)行，都需要保證以下幾個(gè)特性：

• 原子性

• 一致性

• 隔離性

• 持久性

原子性：所有的操作是一個(gè)邏輯單元，要么都提交成功，要么就都失��；

一致性：只有合法的數(shù)據(jù)被寫入數(shù)據(jù)庫(kù)，否則事務(wù)回滾到最初的狀態(tài)；

隔離性：允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)進(jìn)行，而不會(huì)破壞數(shù)據(jù)的正確性和完整性；

持久性：事務(wù)結(jié)束后，已經(jīng)提交的結(jié)果被固化保存。

數(shù)據(jù)庫(kù)的各種鎖

1. 共享鎖

共享鎖用于非獨(dú)占的業(yè)務(wù)，允許多個(gè)事務(wù)同時(shí)讀取鎖定的資源，但是不允許資源被更新。

• 加鎖時(shí)機(jī)：執(zhí)行select語句時(shí)默認(rèn)會(huì)被加上

• 解鎖時(shí)機(jī)：執(zhí)行完讀取后默認(rèn)解除

• 與其他鎖兼容性：數(shù)據(jù)上被設(shè)置了共享鎖，則不會(huì)允許再增加共享鎖和獨(dú)占鎖

• 并發(fā)性能：具有良好的并發(fā)性能

1. 排他鎖

排他鎖，也叫獨(dú)占鎖。顧名思義，被排他鎖鎖定的資源不會(huì)允許其他事務(wù)進(jìn)行任何操作。

• 加鎖時(shí)機(jī)：執(zhí)行insert,update,delete時(shí)默認(rèn)會(huì)被加上

• 解鎖時(shí)機(jī)：事務(wù)結(jié)束才能解除

• 兼容性：如果數(shù)據(jù)上有其他鎖，不能增加獨(dú)占鎖；同樣獨(dú)占鎖存在時(shí)也不會(huì)允許增加其他鎖

• 并發(fā)性能：其他事務(wù)必須等待前一個(gè)事務(wù)結(jié)束后才能執(zhí)行，不能并發(fā)，只能串行

1. 更新鎖

在更新的初始階段用于鎖定所需要的資源，防止在讀取階段使用共享鎖造成死鎖。

• 加鎖時(shí)機(jī)：執(zhí)行update時(shí)，使用更新鎖鎖定相關(guān)資源

• 解鎖時(shí)機(jī)：讀取完畢，執(zhí)行更新操作時(shí)，更新鎖升級(jí)為獨(dú)占鎖

• 兼容性：更新鎖與共享鎖兼容，即可以同時(shí)存在更新鎖和共享鎖，但只能有一個(gè)更新鎖

• 并發(fā)性能：更新初期的讀取階段可以允許其他事務(wù)讀取資源，允許有限的并發(fā)；后期對(duì)資源進(jìn)行獨(dú)占時(shí)不允許并發(fā)。

事務(wù)隔離級(jí)別

通用的事務(wù)隔離級(jí)別有四種，SQL Server還有另外擴(kuò)展出來的級(jí)別，在此不多介紹。

1. Serializable(串行化)

工作方式類似于可重復(fù)讀。但它不僅會(huì)鎖定受影響的數(shù)據(jù)，還會(huì)鎖定這個(gè)范圍。這就阻止了新數(shù)據(jù)插入查詢所涉及的范圍，這種情況可以導(dǎo)致幻像讀。

1. Repeatable Read(可重復(fù)讀)

像已提交讀級(jí)別那樣讀數(shù)據(jù)，但會(huì)保持共享鎖直到事務(wù)結(jié)束。

1. Read Commit

只讀取提交的數(shù)據(jù)并等待其他事務(wù)釋放排他鎖。讀數(shù)據(jù)的共享鎖在讀操作完成后立即釋放。已提交讀是SQL Server的默認(rèn)隔離級(jí)別。

1. Read Uncommited

在讀數(shù)據(jù)時(shí)不會(huì)檢查或使用任何鎖。因此，在這種隔離級(jí)別中可能讀取到?jīng)]有提交的數(shù)據(jù)。

回答前文的問題

第一個(gè)問題，事務(wù)是否可以并發(fā)?

答案是肯定的，數(shù)據(jù)庫(kù)中為了提高性能，允許同時(shí)進(jìn)行多個(gè)事務(wù)操作，這個(gè)事務(wù)跟發(fā)起方式無關(guān)，使用存儲(chǔ)過程發(fā)起，或者使用代碼發(fā)起，又或者使用普通的SQL語句發(fā)起并沒有什么區(qū)別。

第二個(gè)問題，數(shù)據(jù)庫(kù)是怎么隔離事務(wù)的？

要回答這個(gè)問題，先要理解數(shù)據(jù)庫(kù)中的鎖機(jī)制和數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)隔離級(jí)別。數(shù)據(jù)庫(kù)中的鎖可以分為三種類型：共享鎖、獨(dú)占鎖和更新鎖。使用不同級(jí)別的鎖并配合不同的鎖定范圍已達(dá)到不同的事務(wù)隔離級(jí)別并在此基礎(chǔ)上并發(fā)或串行執(zhí)行事務(wù)。

第三個(gè)問題，為什么本文開頭的事務(wù)會(huì)存在并發(fā)問題？

因?yàn)槭聞?wù)的開始執(zhí)行的是select，select使用的是共享鎖，有可能并發(fā)的事務(wù)在同一時(shí)間執(zhí)行select導(dǎo)致同時(shí)認(rèn)為自己都是合法操作，而排隊(duì)執(zhí)行后續(xù)的事務(wù)。結(jié)果導(dǎo)致了實(shí)際上就有可能插入重復(fù)的數(shù)據(jù)，比如只剩下一個(gè)商品，卻創(chuàng)建了兩個(gè)銷售訂單。

如何防止并發(fā)問題

1. 在事務(wù)中

根據(jù)前文所講，使用insert,update或delete可以在默認(rèn)事務(wù)級(jí)別人為造成事務(wù)串行化，因此可以在事務(wù)內(nèi)部一開始都使用update更新一條公共的數(shù)據(jù)，這樣的話同類型的事務(wù)都會(huì)串行化，然后再增加一個(gè)判斷語句，用于判斷后續(xù)的事務(wù)內(nèi)容是否應(yīng)該執(zhí)行。這樣足以確保所有的操作都按照合理合法，唯一的缺點(diǎn)是可能造成性能問題。

1. 在事務(wù)外

現(xiàn)在分布式的系統(tǒng)越來越多，但是再分布的系統(tǒng)也會(huì)有些共享資源，比如redis或zookeeper，可以利用redis或者zookeeper造一些分布式的鎖（此類屬于其他博文內(nèi)容，在此不再展開）。利用事務(wù)外部的鎖將同類型的事務(wù)做一些串行化處理，再配合事務(wù)內(nèi)部的檢查機(jī)制，足以確保解決事務(wù)的并發(fā)問題。

參考資料

• 事務(wù)并發(fā)的問題及處理

• 數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的四大特性以及事務(wù)的隔離級(jí)別

• 數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)和并發(fā)

• SQLServer事務(wù)的隔離級(jí)別

以上就是數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)和并發(fā)問題的實(shí)例講解的詳細(xì)內(nèi)容，更多請(qǐng)關(guān)注php中文網(wǎng)其它相關(guān)文章！