理解数据库事务

在现代的数据库系统中，事务是至关重要的概念。无论是在处理用户交易数据、支付信息，还是在操作大量数据时，事务的设计都能保证数据的完整性与一致性。

一、为什么需要事务

系统崩溃、网络中断或是数据库操作失败等情况会导致数据库的数据状态不一致，从而影响系统的正确性和可靠性。事务作为数据库管理系统（DBMS）中的核心机制之一，正是为了防止这些问题的发生，确保数据库操作的完整性和一致性。

简单来说，事务是一组被视为单个单位的操作，只有当所有操作都成功完成时，事务才会提交。如果事务中的任何一部分失败，整个事务将被回滚，以保证数据库状态保持一致。

二、什么是事务

事务（Transaction）是指对数据库进行的一系列操作，它们必须作为一个整体被执行。事务的基本要求是要么全部成功，要么全部失败。无论在执行过程中遇到什么问题，事务都应该保证原子性、一致性、隔离性和持久性。

在数据库系统中，事务通常由若干个SQL语句组成，这些SQL语句在某个时刻必须被看作一个“整体”来执行。

三、事务的ACID特性

特性	含义	举例说明
原子性（Atomicity）	事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部不执行。	比如在银行转账操作中，如果转账的一部分失败（如扣款成功但存款失败），整个操作都应该回滚。
一致性（Consistency）	事务执行前后，数据库的状态应该保持一致。	比如银行账户余额不能为负，转账后两个账户的总金额不变。
隔离性（Isolation）	一个事务的执行不应受到其他事务的干扰。事务之间的操作是独立的。	比如两个用户同时向同一账户转账，事务执行的结果应该是正确的，即使两者同时操作。
持久性（Durability）	一旦事务提交，它的效果是永久的，即使系统崩溃也不会丢失。	比如一笔转账操作成功提交后，即使数据库崩溃，转账的结果也应该被保存下来。

这四大特性构成了事务的基础，保证了数据的可靠性与一致性。接下来，我们将具体介绍事务的优点以及如何在MySQL和Mybatis中实现事务。

四、事务的优点

事务不仅仅是一种保证数据一致性的机制，它还能有效地提高系统的容错能力、并发处理能力以及用户操作的安全性。

1、数据一致性

数据一致性是事务的首要目标之一。数据库中的一致性意味着无论发生什么情况，数据库的状态始终遵循预定的规则和约束。例如，在银行转账的场景中，如果我们从账户A转账100元到账户B，那么转账前后，两个账户的总金额应该保持不变。这个过程的核心就是事务的“原子性”和“一致性”特性。

事务确保了即使在操作过程中出现故障（如网络中断或系统崩溃），数据库依然能够保持一致性。例如，如果转账操作发生在网络中断时，事务会回滚，从而避免数据库记录不一致的状态（例如账户A被扣款但账户B没有增加）。

通过使用事务，开发者可以更加放心地执行复杂的多步操作。无论是多个表的更新，还是多个数据库的操作，事务会保证它们要么全部成功，要么全部失败，永远不会只执行其中一部分。

示例

-- 转账前检查账户余额
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;
-- 开始事务，保证操作的一致性
START TRANSACTION;
-- 扣款
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
-- 存款
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 2;
-- 提交事务，保证所有操作成功
COMMIT;

若任何操作失败（例如存款操作失败），整个事务将会回滚，确保数据一致性。

2、容错性

容错性是事务的另一个显著优点。在多步操作中，如果其中一步出错，事务能够保证数据库的状态恢复到错误发生之前的状态。这种特性被称为“回滚”（Rollback）。事务的回滚机制能够有效防止因故障导致的半成功操作或部分失败操作影响到系统。

假设在一个电商系统中，用户购买商品并进行支付的过程被视为一个事务。过程中如果支付成功，但库存更新失败，或者订单生成失败，事务将会回滚，恢复所有之前的更改。这样一来，用户的支付状态和库存数量都会得到保障，不会出现支付了但没有实际购买商品的情况。

容错性不仅限于系统故障，还适用于人为操作失误。如果用户在进行数据库操作时，误操作了某些数据，事务能够将误操作回滚，防止错误的修改造成长期的影响。

示例

START TRANSACTION;
-- 预定商品
UPDATE inventory SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 101;
-- 扣款失败或其他错误
UPDATE accounts SET balance = balance - 99.99 WHERE user_id = 1001;
-- 假设发生错误，这时回滚事务
ROLLBACK;

若扣款操作失败，库存的变化将被回滚，从而避免了数据库中的状态不一致。

3、并发控制

在高并发环境下，多个事务可能同时访问和修改数据库中的相同数据，若不加以控制，容易导致数据不一致或丢失。并发控制是事务的一大优势，它通过锁机制来确保事务的隔离性，从而避免多个事务间的冲突。事务通过不同的隔离级别来决定并发访问时的行为方式。

事务的隔离性确保了即使多个事务在同一时间执行，它们之间的操作不会互相干扰。例如，一个银行账户的转账事务不会与另一个账户的提款事务冲突。

MySQL提供了多种隔离级别（如READ UNCOMMITTED、READ COMMITTED、REPEATABLE READ和SERIALIZABLE），每种隔离级别在处理并发事务时有不同的策略。例如，READ COMMITTED保证每次读取的数据都是已经提交的，而REPEATABLE READ保证在同一个事务中多次读取的数据始终一致。

示例

假设两个用户A和B同时访问同一个银行账户，A进行转账操作，B进行查询操作。使用事务可以避免以下问题：

• 脏读（Dirty Read）： B在A事务未提交时读取到了A事务的未提交数据。
• 不可重复读（Non-Repeatable Read）： B多次读取数据，结果却不一致，因为A事务修改了数据。

-- 开始事务A
START TRANSACTION;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;

-- 同时事务B也在读取余额
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;

-- 提交事务A
COMMIT;

这种并发操作下，如果没有事务机制，B可能会读到A未提交的余额，导致系统出现不一致的状态。事务机制通过锁定或其他手段避免这种情况的发生。

4、数据安全性与一致性保障

事务不仅能提供数据的一致性和容错性，还能保证数据的安全性。特别是在涉及多个操作时，事务能够将这些操作视为一个整体，避免中间状态暴露给外部系统，从而确保数据的完整性和安全性。

事务的持久性特性保证了一旦事务被提交，数据的修改会永久保存，即使系统崩溃也不会丢失。

例如，在某个电商平台的支付过程中，交易完成后用户的订单和支付信息会被提交并永久保存。如果系统崩溃，订单和支付数据不会丢失，系统可以在恢复时继续从正确的状态开始工作。

示例

START TRANSACTION;
UPDATE orders SET status = 'Paid' WHERE order_id = 1001;
UPDATE inventory SET stock = stock - 1 WHERE product_id = 101;
COMMIT;

只有当所有操作成功执行并提交后，订单和库存才会被更新。如果操作失败，数据库的状态会被回滚，不会留下不完整的支付或库存记录。

五、MySQL如何实现事务

在 MySQL 中，事务的管理是由数据库引擎负责的。MySQL 的 InnoDB 存储引擎支持事务，并且提供了原子性、一致性、隔离性和持久性等功能。

1、基本操作

1. START TRANSACTION； 用于开始事务。
2. COMMIT； 用于提交事务，将修改永久保存。
3. ROLLBACK； 用于回滚事务，将数据库恢复到事务开始前的状态。

-- 开始事务
START TRANSACTION;

-- 执行SQL操作
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 2;

-- 提交事务
COMMIT;

        

2、错误回滚机制

假设在处理转账时，如果有任何一项操作失败，事务会自动回滚

START TRANSACTION;

UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;

-- 假设更新账户2时出现错误
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 2;

-- 由于错误发生，回滚事务
ROLLBACK;

六、Mybatis框架下如何实现事务

简单的XML—CLASS—DAO—TEST框架实现事务

以插入为例

public void insert(){
    User user = new User();
    user.setAge(10);
    userDao.insert(user);
    try{
        userDao.insert(user); 
        session.commit();   
    }catch(Exception e){
        session.rollback();    
    }
}