數(shù)據(jù)庫事務(wù)(Database Transaction) ，是指作為單個邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作，要么完全地執(zhí)行，要么完全地不執(zhí)行。 事務(wù)處理可以確保除非事務(wù)性單元內(nèi)的所有操作都成功完成，否則不會永久更新面向數(shù)據(jù)的資源。通過將一組相關(guān)操作組合為一個要么全部成功要么全部失敗的單元，可以簡化錯誤恢復(fù)并使應(yīng)用程序更加可靠。

事務(wù)的基本要素（ACID）

• 原子性（Atomicity）：事務(wù)開始后所有操作，要么全部做完，要么全部不做，不可能停滯在中間環(huán)節(jié)。事務(wù)執(zhí)行過程中出錯，會回滾到事務(wù)開始前的狀態(tài)，所有的操作就像沒有發(fā)生一樣。也就是說事務(wù)是一個不可分割的整體，就像化學(xué)中學(xué)過的原子，是物質(zhì)構(gòu)成的基本單位。
• 一致性（Consistency）：事務(wù)開始前和結(jié)束后，數(shù)據(jù)庫的完整性約束沒有被破壞 。比如A向B轉(zhuǎn)賬，不可能A扣了錢，B卻沒收到。
• 隔離性（Isolation）：同一時間，只允許一個事務(wù)請求同一數(shù)據(jù)，不同的事務(wù)之間彼此沒有任何干擾。比如A正在從一張銀行卡中取錢，在A取錢的過程結(jié)束前，B不能向這張卡轉(zhuǎn)賬。
• 持久性（Durability）：事務(wù)完成后，事務(wù)對數(shù)據(jù)庫的所有更新將被保存到數(shù)據(jù)庫，不能回滾。

當(dāng)單進(jìn)程執(zhí)行時，很容易保證事務(wù)的4中基本要素，并且不會引發(fā)問題，然而當(dāng)多個并發(fā)進(jìn)程共同執(zhí)行事務(wù)時候，可能會引發(fā)不同的問題。

事務(wù)隔離級別

• 臟讀：事務(wù)A讀取了事務(wù)B更新的數(shù)據(jù)，然后B回滾操作，那么A讀取到的數(shù)據(jù)是臟數(shù)據(jù)
• 不可重復(fù)讀：事務(wù) A 多次讀取同一數(shù)據(jù)，事務(wù) B 在事務(wù)A多次讀取的過程中，對數(shù)據(jù)作了更新并提交，導(dǎo)致事務(wù)A多次讀取同一數(shù)據(jù)時，結(jié)果不一致。
• 幻讀：幻讀是針對多條數(shù)據(jù)庫記錄的。例如，系統(tǒng)管理員A將數(shù)據(jù)庫中所有學(xué)生的成績從具體分?jǐn)?shù)改為ABCDE等級，但是系統(tǒng)管理員B就在這個時候插入了一條具體分?jǐn)?shù)的記錄，當(dāng)系統(tǒng)管理員A改結(jié)束后發(fā)現(xiàn)還有一條記錄沒有改過來，就好像發(fā)生了幻覺一樣，這就叫幻讀。

數(shù)據(jù)庫鎖

樂觀鎖

相對悲觀鎖而言，樂觀鎖假設(shè)認(rèn)為數(shù)據(jù)一般情況下不會造成沖突，所以在數(shù)據(jù)進(jìn)行提交更新的時候，才會正式對數(shù)據(jù)的沖突與否進(jìn)行檢測，如果發(fā)現(xiàn)沖突了，則讓返回用戶錯誤的信息，讓用戶決定如何去做。一般的實現(xiàn)樂觀鎖的方式就是記錄數(shù)據(jù)版本，并且不會造成線程的阻塞。

但是，版本的沖突會造成請求失敗的概率劇增，這時往往需要通過重入的機(jī)制將請求失敗的概率降低。而多次的重入又會帶來過多執(zhí)行SQL的問題，為了克服這個問題，可以考慮使用按時間戳或者限制重入次數(shù)的辦法。

悲觀鎖

正如其名，它指的是對數(shù)據(jù)被外界修改持保守態(tài)度。因此在整個數(shù)據(jù)處理過程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。 悲觀鎖的實現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫提供的鎖機(jī)制 （也只有數(shù)據(jù)庫層提供的鎖機(jī)制才能真正保證數(shù)據(jù)訪問的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無法保證外部系統(tǒng)不會修改數(shù)據(jù)）。

數(shù)據(jù)庫兩種鎖可以實現(xiàn)悲觀鎖，排他鎖(Exclusive Lock，也叫X鎖)和共享鎖（Shared Lock，也叫S鎖）。排他鎖表示對數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作，如果一個事務(wù)對對象加了排他鎖，其他事務(wù)就不能再給它加任何鎖了；共享鎖會為操作對象加共享鎖，可以允許其他共享鎖的加鎖操作，但是不允許排它鎖加鎖操作。

鎖粒度

MySQL鎖的粒度幾種，從小到大分別是，行鎖（Record Lock）、間隙鎖（Gap Lock）、Next-Key Lock、表鎖。
1、 行鎖：鎖定一行記錄
2、 間隙鎖：鎖定一個范圍，但是不包含記錄本身
3、Next-Key Lock：Record Lock和Gap Lock的組合，鎖定一個區(qū)間以及對應(yīng)的記錄
4、 表鎖：鎖定整張表

MySQL innoDB加鎖是通過索引項判斷加鎖的范圍，即如果操作的對象上沒有索引或者沒有使用索引，則會導(dǎo)致鎖的粒度擴(kuò)大。因為InnoDB索引采用的BTree結(jié)構(gòu)，所以，如果不是唯一索引，則如果使用查詢值索引不存在，或者使用的條件查詢則會引發(fā)Next-Key Lock。

意向鎖

有了共享鎖（S鎖）和排它鎖（X鎖），能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)庫操作不同粒度的加鎖，但是在一個操作需要給整個表加X鎖的時候，需要確定整個表以及表的每一行沒有被加S鎖或者X鎖，那么如何確定表中每一行沒有被加鎖，需要掃描整個表嗎？如果表中有海量記錄需要長時間等待，此時需要有意向鎖。

Spring的@Transaction注解

在Spring中，為了 “擦除”令人厭煩的 try...catch...finally..語句，減少代碼中數(shù)據(jù)庫連接開閉和事務(wù)回滾提交的代碼， Spring利用其 AOP 為我們提供了一個數(shù)據(jù)庫事務(wù)的約定流程，這樣開發(fā)的代碼可讀性就更高，也更好維護(hù)。

Spring數(shù)據(jù)庫事務(wù)約定

@Transactional源碼分析：

@Target({ElementType.METHOD, ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Transactional {
    // 通過 bean name 指定事務(wù)管理器
    @AliasFor("transactionManager")
    String value() default "";
    // 同 value 屬性
    @AliasFor("value")
    String transactionManager() default "";
    // 傳播行為
    Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED;
    // 隔離級別
    Isolation isolation() default Isolation.DEFAULT;
    // 超時時間
    int timeout() default TransactionDefinition.TIMEOUT_DEFAULT;
    // 是否只讀事務(wù)
    boolean readOnly() default false;
    // 方法在發(fā)生指定異常時回滾，默認(rèn)是所有異常都囚滾
    Class<? extends Throwable>[] rollbackFor() default {};
    // 方法在發(fā)生指定異常名稱時回滾，默認(rèn)是所有異常都回滾
    String[] rollbackForClassName() default {};
    // 方法在發(fā)生指定異常時不回滾，默認(rèn)是所有異常都回滾
    Class<? extends Throwable>[] noRollbackFor() default {};
    // 方法在發(fā)生指定異常名稱時不回滾，默認(rèn)是所有異常都回滾
    String[] noRollbackForClassName() default {};
}

事務(wù)管理器

事務(wù)的打開、回滾和提交是由事務(wù)管理器來完成的。在Spring中，事務(wù)管理器的頂層接口為PlatformTransactionManager，Spring也定義了一些其他的接口和類。

在Spring Boot中，當(dāng)你依賴于mybatis-spring-boot-starter之后，它會自動創(chuàng)建一個DataSource- TransactionManager對象作為事務(wù)管理器；如果依賴于spring-boot-starter-data-jpa，則它會自動創(chuàng)建JpaTransactionManager對象作為事務(wù)管理器，所以我們一般不需要自己創(chuàng)建事務(wù)管理器而直接使用它們即可。

傳播行為

傳播行為是方法之間調(diào)用事務(wù)采取的策略。在大部分的情況下，我們會認(rèn)為數(shù)據(jù)庫事務(wù)要么全部成功，要么全部失敗。但當(dāng)執(zhí)行批量任務(wù)時，我們有時不希望因為極少數(shù)的任務(wù)不能完成而回滾所有的批量任務(wù) 。

在Spring中，當(dāng)一個方法調(diào)用另外一個方法時，可以讓事務(wù)采取不同的策略工作，如新建事務(wù)或者掛起當(dāng)前事務(wù)等，這便是事務(wù)的傳播行為。例如，批量任務(wù)我們稱之為當(dāng)前方法，當(dāng)它調(diào)用單個任務(wù)時，稱單個任務(wù)為子方法。當(dāng)前方法調(diào)用子方法的時候，讓每一個子方法不在當(dāng)前事務(wù)中執(zhí)行，而是創(chuàng)建一個新的事務(wù)，我們就說當(dāng)前方法調(diào)用子方法的傳播行為為新建事務(wù)。此外，還可能讓方法在無事務(wù)、獨立事務(wù)中執(zhí)行，這些完全取決于業(yè)務(wù)需求。

源碼分析：

public enum Propagation {
    // 需要事務(wù)。它是默認(rèn)傳播行為，如果當(dāng)前存在事務(wù)，就沿用當(dāng)前事務(wù)，否則新建一個事務(wù)運(yùn)行子方法
    REQUIRED(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED),
    // 支持事務(wù)，如果當(dāng)前存在事務(wù),就沿用當(dāng)前事務(wù),如果不存在 ，則繼續(xù)采用無事務(wù)的方式運(yùn)行子方法
    SUPPORTS(TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS),
    // 必須使用事務(wù)，如果當(dāng)前沒有事務(wù)，則會拋出異常，如果存在當(dāng)前事務(wù) ，就沿用當(dāng)前事務(wù)
    MANDATORY(TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY),
    // 無論當(dāng)前事務(wù)是否存在，都會創(chuàng)建新事務(wù)運(yùn)行方法，這樣新事務(wù)就可以擁有新的鎖和隔離級別等特性，與當(dāng)前事務(wù)相互獨立
    REQUIRES_NEW(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW),
    // 不支持事務(wù)，當(dāng)前存在事務(wù)時，將掛起事務(wù)，運(yùn)行方法
    NOT_SUPPORTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED),
    // 不支持事務(wù)，如果當(dāng)前方法存在事務(wù)，則拋出異常，否則繼續(xù)使用無事務(wù)機(jī)制運(yùn)行
    NEVER(TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER),
    // 在當(dāng)前方法調(diào)用子方法時，如果子方法發(fā)生異常，只因滾子方法執(zhí)行過的 SQL，而不回滾當(dāng)前方法的事務(wù)
    NESTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED);

    private final int value;

    Propagation(int value) { this.value = value; }

    public int value() { return this.value; }

}

常用的傳播行為是REQUIRED、REQUIRES_NEW、NESTED三種。

@Transactional自調(diào)用失效問題

Spring數(shù)據(jù)庫事務(wù)的實現(xiàn)原理是AOP，而AOP的原理是動態(tài)代理。在事務(wù)自調(diào)用的過程中，是類自身的調(diào)用，而不是代理對象去調(diào)用，那么就不會產(chǎn)生AOP，這樣Spring就不能把你的代碼織入到約定的流程中，于是就產(chǎn)生了@Transactional自調(diào)用失效的場景。

有兩種解決方法：用一個Service去調(diào)用另一個Service，這樣就是代理對象的調(diào)用，Spring就會將代碼織入事務(wù)流程；或者從Spring IoC容器中獲取代理對象去啟用AOP。

參考資料

• 《深入淺出Spring Boot 2.X》
• 《mysql數(shù)據(jù)庫事務(wù)與鎖》--堯亦