前言
在现代信息系统中，数据是至关重要的资产之一。作为一名后端开发人员，与数据库的交道必不可少，为了确保数据的完整性、一致性和可靠性，数据库引入了事务的概念。本次将带您深入了解数据库事务的重要性、特性以及如何在应用程序中正确地使用事务来维护数据的稳定性。
什么是数据库事务？
数据库事务是一组数据库操作的集合，这些操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚。事务是数据库管理系统（DBMS）中的核心概念，用于确保数据在并发访问和操作时的一致性和完整性。
ACID 特性
事务通常遵循 ACID 特性，这是指：
- 原子性（Atomicity）：事务中的操作要么全部成功，要么全部失败。如果任何操作失败，整个事务都会回滚，保持数据的一致性。
- 一致性（Consistency）：事务将数据库从一个合法状态转换为另一个合法状态，不会违反数据完整性约束。
- 隔离性（Isolation）：并发执行的事务相互隔离，一个事务的操作不会影响其他事务，直到事务提交才对其他事务可见。
- 持久性（Durability）：一旦事务提交，其对数据库的更改将永久保存，即使系统崩溃也不会丢失。
事务的基本操作
一个典型的事务通常包括以下步骤：
开始事务（BEGIN）：事务开始前，DBMS 记录当前状态以备后用。
执行操作（Perform Operations）：在事务内执行数据库操作，如插入、更新、删除等。
提交事务（COMMIT）：如果事务内的所有操作都成功完成，可以将事务提交，将更改永久保存到数据库中。
回滚事务（ROLLBACK）：如果在事务执行期间发生错误，可以回滚事务，撤消之前的操作，将数据库恢复到事务开始前的状态。
事务的隔离级别
事务隔离级别控制了事务之间的可见性和并发行为。常见的隔离级别包括：
读未提交（Read Uncommitted）：在这个隔离级别下，一个事务可以读取其他事务尚未提交的数据。这可能导致脏读（读取了未提交的数据）、不可重复读（同一查询在事务执行期间返回不同结果）和幻读（事务在同一查询中看到不同的数据行）等问题。读未提交的隔离级别最不严格，可能会引发数据不一致问题
读已提交（Read Committed）：在这个隔离级别下，一个事务只能读取已经提交的数据，避免了脏读问题。但是，不可重复读和幻读问题仍然可能出现。因为其他事务可能在事务进行期间提交新的数据，导致不同时间点的查询结果不一致。
可重复读（Repeatable Read）：可重复读隔离级别确保在同一事务内，同一个查询的结果保持一致。这意味着一个事务中的查询不会受到其他事务的修改影响。这可以防止脏读和不可重复读问题，但幻读问题仍然可能出现，因为其他事务可能插入新数据，导致新数据行的出现。
串行化（Serializable）：串行化是最严格的隔离级别，它确保每个事务都在独立的时间段内执行，防止了并发问题。事务按照顺序一个接一个地执行，这可以解决脏读、不可重复读和幻读问题。然而，串行化可能会对性能产生较大的影响，因为事务需要依次执行。
上面说到事务的隔离级别可以解决脏读、幻读、不可重复读的问题。那么什么是脏读、幻读、和不可重复读呢？
- 脏读（Dirty Read）：
脏读指的是在一个事务中读取了另一个事务未提交的数据。假设事务 A 修改了某一行数据，但还没有提交。同时，事务 B 尝试读取了事务 A 修改的数据。如果事务 A 最终回滚了，那么事务 B 读取的数据就是不存在的，这就是脏读。脏读会导致不准确的数据展示，因为读取的数据可能是临时的、未经验证的。
- 不可重复读（Non-repeatable Read）：
不可重复读是指在同一个事务内，多次读取同一数据时，得到不同的结果。这可能是因为在事务执行期间，其他事务修改了数据。例如，事务 A 在读取某一行数据后，事务 B 修改了这行数据，并提交了。现在事务 A 再次读取相同的数据，发现数据已经不同了，造成了不一致的现象。
- 幻读（Phantom Read）：
幻读是指在同一个事务内，多次查询同一范围的数据时，得到不同的结果。这与不可重复读类似，但幻读关注的是数据的数量变化。例如，事务 A 在查询某个范围内的所有数据时，事务 B 插入了新数据，并提交了。现在事务 A 再次查询同一范围的数据，发现数据行的数量增加了，这就是幻读。
事务的传播行为
事务的传播行为是指在多个事务边界交互时，一个事务如何与另一个事务进行交互和传播。传播行为定义了事务的范围、边界和嵌套关系，以确保事务的一致性和正确性。以下是几种常见的事务传播行为：
- PROPAGATION_REQUIRED（需要事务）：
这是默认的传播行为。如果当前没有事务，就创建一个新事务；如果已经存在事务，就加入该事务。这意味着如果方法被调用时没有事务，则会创建一个新事务。如果方法已经在事务中，则方法将使用已经存在的事务。这样做可以保证事务嵌套。
- PROPAGATION_REQUIRES_NEW（需要新事务）：
无论当前是否存在事务，都会创建一个新的事务。如果方法已经在事务中，则当前事务会被挂起，新事务将创建。这样做可以在方法执行期间独立于外部事务创建一个新的事务，确保完全隔离。
- PROPAGATION_NESTED（嵌套事务）：
如果当前存在事务，则在该事务内嵌套一个新事务。如果没有事务，则行为类似于 PROPAGATION_REQUIRED。嵌套事务可以回滚到嵌套点，而不会影响外部事务。这样可以实现更细粒度的事务管理。
- PROPAGATION_SUPPORTS（支持事务）：
如果当前存在事务，则加入该事务；如果没有事务，则以非事务方式执行。这意味着方法将根据调用方的上下文来决定是否执行在事务中。
- PROPAGATION_NOT_SUPPORTED（不支持事务）：
以非事务方式执行方法。如果当前存在事务，则将其挂起，方法执行完毕后恢复原事务。这样可以保证方法的执行不受外部事务的影响。
- PROPAGATION_MANDATORY（强制性的事务）：
必须在一个已存在的事务中执行，否则将抛出异常。这样可以确保方法在事务上下文中被调用。
- PROPAGATION_NEVER（不允许事务）：
必须在非事务环境中执行，否则将抛出异常。这样可以确保方法不会被错误地嵌套在事务中。
如何正确使用事务？
在应用程序中，正确使用事务至关重要。以下是一些指导原则：
小而短的事务：将事务保持尽可能小和短，以减少对数据库资源的锁定时间，提高并发性能。
适当的隔离级别：选择适当的隔离级别，平衡数据的一致性和性能需求。
异常处理：捕获和处理事务中的异常，以便在错误发生时能够正确地回滚事务。
批量操作：对大量数据进行操作时，考虑使用批量操作，减少事务的数量，提高性能。
事务嵌套：某些数据库支持事务嵌套，但必须小心使用，确保正确的提交和回滚顺序。
总结
事务是数据库管理中保证数据一致性和完整性的重要工具。通过遵循 ACID 特性、正确使用事务操作和选择适当的隔离级别，我们可以确保应用程序的数据在并发环境下保持稳定。深入理解和正确使用数据库事务，将使您的应用更加可靠、稳定和高效。