【JAVA】Java高级：事务管理与数据一致性——事务的隔离级别与性能评估

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在以数据库驱动的平台应用开发中，事务的管理是至关重要的。事务是一个逻辑操作单元，它必须满足ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）特性，以确保数据的完整性和一致性。在这个过程中，隔离性是一个关键特性，它决定了一个事务与其他事务之间的相互影响程度。

生活中的例子

你在银行办理存款和取款业务。假设你和另一个客户同时在柜台办理业务：

客户A正在存款1000元。
客户B正在取款500元。

如果银行的系统没有正确处理事务的隔离性，可能会出现以下情况：

客户B在客户A的存款尚未完成之前就读取了账户余额，导致取款成功，但实际上账户余额并没有反映客户A的存款，最终导致银行账户的余额出现错误。

因此，理解事务的隔离级别对于确保数据一致性和防止并发问题至关重要。

一、事务的隔离级别

SQL标准定义了四种事务隔离级别，分别是：

读未提交（Read Uncommitted）
读已提交（Read Committed）
可重复读（Repeatable Read）
串行化（Serializable）

1. 读未提交（Read Uncommitted）

描述：允许一个事务读取另一个事务未提交的数据。
优点：性能最好，因为不需要等待其他事务完成。
缺点：可能导致脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）。

示例：

// 假设我们有一个简单的数据库表
// 用户表 User(id, balance)

// 事务A：存款
@Transactional(isolation = Isolation.READ_UNCOMMITTED)
public void deposit(Long userId, Double amount) {
    User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow();
    user.setBalance(user.getBalance() + amount);
    userRepository.save(user);
}

// 事务B：读取余额
@Transactional(isolation = Isolation.READ_UNCOMMITTED)
public Double readBalance(Long userId) {
    return userRepository.findById(userId).get().getBalance();
}

在这种情况下，事务B可能会读取到事务A未提交的余额。

2. 读已提交（Read Committed）

描述：一个事务只能读取已提交的数据。
优点：避免了脏读。
缺点：可能导致不可重复读和幻读。

示例：

// 事务A：存款
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)
public void deposit(Long userId, Double amount) {
    User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow();
    user.setBalance(user.getBalance() + amount);
    userRepository.save(user);
}

// 事务B：读取余额
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)
public Double readBalance(Long userId) {
    return userRepository.findById(userId).get().getBalance();
}

在这种情况下，事务B只能读取到事务A已提交后的余额。

3. 可重复读（Repeatable Read）

描述：在一个事务中多次读取同一数据时，返回的结果是相同的。
优点：避免了脏读和不可重复读。
缺点：可能导致幻读。

示例：

// 事务A：存款
@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
public void deposit(Long userId, Double amount) {
    User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow();
    user.setBalance(user.getBalance() + amount);
    userRepository.save(user);
}

// 事务B：读取余额
@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
public Double readBalance(Long userId) {
    return userRepository.findById(userId).get().getBalance();
}

在这种情况下，事务B在整个事务过程中读取到的余额是一致的。

4. 串行化（Serializable）

描述：强隔离级别，确保事务按顺序执行。
优点：避免了脏读、不可重复读和幻读。
缺点：性能最低，可能导致事务阻塞。

示例：

// 事务A：存款
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
public void deposit(Long userId, Double amount) {
    User user = userRepository.findById(userId).orElseThrow();
    user.setBalance(user.getBalance() + amount);
    userRepository.save(user);
}

// 事务B：读取余额
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
public Double readBalance(Long userId) {
    return userRepository.findById(userId).get().getBalance();
}

在这种情况下，事务B必须等待事务A完成才能读取余额。