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深入解析JDBC(Java Database Connectivity)中的ACID特性,即原子性、一致性、隔离性和持久性,理解隔离级别(如读未提交、读已提交、可重复读、串行化)。

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事务

事务(Transaction): 一般是指要做的或所做的事情。

  • 在计算机中指: 访问并可能更新的数据库中各种数据项的一个程序单元(unit)。

程序执行单元(unit): 数据库操作一组SQL语句的执行。

  • 由高级数据库操作语言或者编程语言书写。

  • 由事务开始(begin transaction)和事务结束(end transaction)之间执行的全体操作组成。

一个事务是由一条或多条对数据库操作的SQL语句所组成的一个不可分割的工作单元,只有当事务中的所有操作都正常执行完了,整个事务才会被提交给数据库。

例如:

一个银行转账操作,首先从A账户减掉指定的金额,然后B账户增加指定的金额,此时转账操作结束。上面的操作如果对应成数据库操作,那么就需要执行两条Update语句。数据库把这两条Update语句的执行就是一个事务。

数据库的事务四大特征【ACID】

  • A 原子性(atomicity): 一个事务一个不可分割的工作单位,事务中包括的操作要么做,要么不做。

  • C 一致性(consistency): 事务必须使数据库从一个一致性的状态转变成另一个一致性的状态。一致性与原子性密切相关。

  • I 隔离性(isolation): 一个事务的执行不能干扰其他事务。即: 一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的,并发执行的个个事务直接不能相互干扰。

  • D 持久性(durability): 持久性也称永久性(permanence),指一个事务一旦提交,他对数据库中的数据的改变就应该是永久的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

事务的隔离级别

在数据库操作中,为了有效保证并发读取数据的正确性,提出的事务隔离级别。

JDBC定义了五种事务隔离级别

  • TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED: 允许脏读,不可重复读和幻读。

  • TRANSACTION_READ_COMMITTED: 禁止脏读,但允许不可重复读和幻读。

  • TRANSACTION_REPEATABLE_READ: 禁止脏读,不可重复读,但允许幻读。

  • TRANSACTION_NONE JDBC: 驱动不支持事务。

JDBC数据库隔离级别数据库访问情况
TRANSACTION_READ_UNCOMMITTEDur就是俗称”脏读”,在没有提交数据时,能够读到已经更新得是数据。
TRANSACTION_RED_COMMITTEDcs在一个事务中进行查询时,允许读取提交的数据,数据提交后,当前查询就可以读取到数据。Update数据时候并不锁住表。
TRANSACTION_REPEATABLErs在一个事务中进行查询时,不允许读取其他事务update的中,允许读取其他事物提交的新增数据。
TRANSACTION_SERIALIZABLErr在一个事务中进行查询时,不允许任何对这个表查询表的数据修改。

并发事务带来的问题

在典型的应用程序中,多个事务并发运行,经常会操作相同的数据来完成个自的任务(多个用对统一数据进行操作)。并发虽然是必须的,但有可能出现以下问题。

  • 脏读(Dirty read): 当一个事务正在访问数据并且对数据进行修改,而这种修改还没有提交到数据库中,这时另外一个事务也访问到这个数据,然后使用用了这个数据。因为这个数据是还没有提交数据,那么另一个事务读到的数据就是”脏数据”,根据”脏数据”所做的操作可能是不正确的。

  • 丢失修改(lost to modify): 指在一个事务读取一个数据时,另外一个事务也在访问该数据,那么在第一个事务中修改了这个数据后,,第二个事务也修改了这个数据。这样第一个事务内的修改结果就被丢失,因此称为丢失修改。例如: 事务1读取某表数据A=20,事务2也读取A=20,事务1修改A=A-1,事务2也修改A=A-1,最终结果A=19,事务1修改被丢弃。

  • 不可重复读(Unrepeatableread): 指在一个事务内多次读取同一个数据。在这个事务还没有结束时,另一个事务也访问该数据,那么,在第一个事务中的两次读数据之间,由于第二个事务修改导致第一个事物两次读取的数据可能不太一样,这就发生了在一个事务内两次读到的数据不一样的情况,因此称为不可重复读。

  • 幻读(Phantom read): 类似与不可重复读类似。它发生在一个事务(T1)读取了几行数据,接着另一个并发事务(T2)插入了一些数据时。在随后的查询中,第一个事物(T1)就会发现对了一些根本不存在的记录,就好像是发生幻觉。称为幻读。

不可重复读和幻读的区别

不可重复读的重点是修改,幻读的中单在于新增或者删除。

JDBC的事务管理操作

JDBC的事务管理操作需要通过java.sql.Connection接口来设置。

隔离级别

TypeTRANSACTION
static intTRANSACTION_NONE 指示不支持事务的常量。
static intTRANSACTION_READ_COMMITTED 一个常数表示防止脏读; 可能会发生不可重复的读取和幻像读取。
static intTRANSACTION_READ_UNCOMMITTED 一个常量表示可能会发生脏读,不可重复读和幻读。
static intTRANSACTION_REPEATABLE_READ 一个常量表示防止了脏读和不可重复读; 可以发生幻读。
static intTRANSACTION_SERIALIZABLE 一个常数表示防止脏读,不可重复读和幻读。
Modifier and TypeConstant FieldValue
public static final intTRANSACTION_NONE0
public static final intTRANSACTION_READ_COMMITTED2
public static final intTRANSACTION_READ_UNCOMMITTED1
public static final intTRANSACTION_REPEATABLE_READ4
public static final intTRANSACTION_SERIALIZABLE8

设置事务隔离级别的方法:

voidsetTransactionIsolation(int level) 尝试将此 Connection对象的事务隔离级别更改为给定的对象。

Connection接口对象.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE)。

Connection接口对象.setTransactionIsolation(8)。

设置是否自动提交事务方法【默认JDBC事务是自动提交的】:

voidsetAutoCommit(boolean autoCommit) 将此连接的自动提交模式设置为给定状态。

Connection接口对象.setAutoCommit(false) ; 设置为手动提交事务。

事务的提交方法 :

voidcommit() 使自上次提交/回滚以来所做的所有更改都将永久性,并释放此 Connection对象当前持有的任何数据库锁。

事务的回滚方法【异常中执行】:

voidrollback() 撤消在当前事务中所做的所有更改,并释放此 Connection对象当前持有的任何数据库锁。

Class.forName()的作用

在Java语言中,任何类只有被装载到JVM上才能运行。Class.forName() 方法的作用就是把类加载到JVM中,它会返回一个与带有给定字符串名的类或接口相关联的Class对象,并且JVM会加载这个类,同时JVM会执行该类的静态代码段。

Statement,PreparedStatement,CallableStatement

  • Statement用于执行不带参数的简单SQL语句,并返回它所生成结果的对象,每次执行SQL语句时,数据库都要编译该SQL语句。

  • PreparedStatement表示预编译的SQL语句的对象,用于执行带参数的预编译SQL语句。

  • CallableStatement提供了用来调用数据库中存储过程的接口。

    • 使用Connection对象的prepareCall()方法创建CallableStatement对象,它为所有的DBMS(Database Management System)提供了一种以标准形式调用已存储过程的方法;

    • IN参数使用 CallableStatement.setXxx()设置;

    • OUT参数使用CallableStatement.registerOutParameter()设置,使用CallableStatement.getXxx()获取输出参数。

    • 执行使用execute(),或者executeUpdate(),executeQuery()。

Statement对象与PreparedStatement对象能够完成相同的功能,PreparedStatement具有以下优点:

  • 效率更高: 在使用PreparedStatement对象执行SQL命令时,命令会被数据库进行编译和解析,并放到命令缓冲区,然后,每当执行同一个PreparedStatement对象时,由于在缓存区中可以发现预编译的命令,虽然它会被再解析一次,但是不会被再一次编译,是可以重复使用的,能够有效提高系统性能,因此,如果要执行插入,更新,删除等操作,最好使用PreparedSatement。
  • 代码可读性和可维护性更好。
  • 安全性更好: 使用PreparedStatement能够预防SQL注入攻击。

总结:

  1. SQL语句执行的connection与事务的connection对象要相同。

  2. 开始事务connection对象.setAutoCommit(false)。

  3. 设置事务的隔离级别 connection对象.setTransactionIsoation(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE)。

  4. 提交事务 connection对象.commit()。

  5. 设置事务回滚【异常中进行】connection对象.rollback()。

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