java初學者指南

介紹

基于ACID事務屬性的關系數(shù)據(jù)庫強一致性模型。 在本文中，我們將闡明對資源本地事務和JTA事務使用不同的事務隔離級別和各種配置模式的背后原因。

隔離和一致性

在關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，原子性和持久性是嚴格的屬性，而一致性和隔離性或多或少是可配置的。 我們甚至無法將一致性與隔離性分開，因為這兩個屬性始終是相關的。

隔離級別越低，系統(tǒng)獲得的一致性越差。 從最小到最一致，有四個隔離級別：

• 讀未提交
• READ COMMITTED（防止臟讀）
• 可重復讀取（防止臟和不可重復讀取）
• 可序列化（防止臟的，不可重復的讀取和幻像讀取）

盡管最一致的SERIALIZABLE隔離級別是最安全的選擇，但是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫默認改為READ COMMITTED。 根據(jù)阿姆達爾定律 ，為了容納更多的并發(fā)事務，我們必須減少數(shù)據(jù)處理的串行部分。 鎖獲取間隔越短，數(shù)據(jù)庫可以處理的請求越多。

隔離度

如前所述， 應用程序級可重復讀取與樂觀鎖定機制配合使用非常方便，可以防止長時間對話中丟失更新 。

在高度并發(fā)的環(huán)境中，樂觀鎖定可能會導致高事務失敗率。 與其他任何排隊機制一樣，悲觀鎖定在提供足夠的鎖定獲取時間間隔時可能會容納更多事務。

數(shù)據(jù)庫和隔離級別

除MySQL（使用REPEATABLE_READ）外，大多數(shù)關系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的默認隔離級別為READ_COMMITTED。 所有數(shù)據(jù)庫都允許您設置默認的事務隔離級別。

通常，數(shù)據(jù)庫在多個應用程序之間共享，并且每個應用程序都有其自己的特定交易要求。 對于大多數(shù)事務，READ_COMMITTED隔離級別是最佳選擇，我們僅應針對特定業(yè)務案例覆蓋它。

這種策略被證明是非常有效的，它使我們對所有SQL事務的子集具有更嚴格的隔離級別。

數(shù)據(jù)源隔離級別

JDBC Connection對象允許我們?yōu)樵谠撎囟ㄟB接上發(fā)出的所有事務設置隔離級別。 建立新的數(shù)據(jù)庫連接是一個資源消耗過程，因此大多數(shù)應用程序都使用連接池 DataSource 。 連接池數(shù)據(jù)源還可以設置默認的事務隔離級別：

• DBCP
• DBCP2
• 光ikaCP
• 骨CP
• Bitronix交易管理器

與全局數(shù)據(jù)庫隔離級別設置相比，DataSource級別的事務隔離配置更加方便。 每個應用程序可以設置自己的特定并發(fā)控制級別。

我們甚至可以定義多個數(shù)據(jù)源，每個數(shù)據(jù)源都有一個定義的隔離級別。 這樣，我們可以動態(tài)地選擇特定的隔離級別的JDBC連接。

Hibernate隔離級別

因為它必須同時支持資源本地事務和JTA事務，所以Hibernate提供了一種非常靈活的連接提供程序機制。

JTA事務需要XAConnection，并且JTA事務管理器負責提供XA兼容連接。

資源本地事務可以使用資源本地 DataSource ，對于這種情況，Hibernate提供了多個連接提供程序選項：

• 驅動程序管理器連接提供程序（不合并連接，因此僅用于簡單的測試方案）
• C3P0連接提供程序（委派連接以獲取對內部C3P0連接池數(shù)據(jù)源的調用）
• 數(shù)據(jù)源連接提供程序（委派連接以獲取對外部數(shù)據(jù)源的調用。

Hibernate提供了一個名為hibernate.connection.isolation的事務隔離級別配置，因此我們將檢查所有上述連接提供者在獲得此特定設置后的行為。

為此，我們將要：

創(chuàng)建一個SessionFactory： @Override protected SessionFactory newSessionFactory() {Properties properties = getProperties();return new Configuration().addProperties(properties).addAnnotatedClass(SecurityId.class).buildSessionFactory(new StandardServiceRegistryBuilder().applySettings(properties).build()); }

打開一個新的會話并測試關聯(lián)的連接事務隔離級別： @Testpublic void test() {Session session = null;Transaction txn = null;try {session = getSessionFactory().openSession();txn = session.beginTransaction();session.doWork(new Work() {@Overridepublic void execute(Connection connection) throws SQLException {LOGGER.debug("Transaction isolation level is {}", Environment.isolationLevelToString(connection.getTransactionIsolation()));}});txn.commit();} catch (RuntimeException e) {if ( txn != null && txn.isActive() ) txn.rollback();throw e;} finally {if (session != null) {session.close();}}}

唯一不同的是連接提供程序配置。

驅動程序管理器連接提供程序

驅動程序管理器連接提供程序為配置的數(shù)據(jù)庫驅動程序提供了基本的DataSource包裝器。 您僅應將其用于測試方案，因為它不提供專業(yè)的連接池機制。

@Override protected Properties getProperties() {Properties properties = new Properties();properties.put("hibernate.dialect", "org.hibernate.dialect.HSQLDialect");//driver settingsproperties.put("hibernate.connection.driver_class", "org.hsqldb.jdbcDriver");properties.put("hibernate.connection.url", "jdbc:hsqldb:mem:test");properties.put("hibernate.connection.username", "sa");properties.put("hibernate.connection.password", "");//isolation levelproperties.setProperty("hibernate.connection.isolation", String.valueOf(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE));return properties; }

測試生成以下輸出：

WARN [main]: o.h.e.j.c.i.DriverManagerConnectionProviderImpl - HHH000402: Using Hibernate built-in connection pool (not for production use!) DEBUG [main]: c.v.h.m.l.t.TransactionIsolationDriverConnectionProviderTest - Transaction isolation level is SERIALIZABLE

Hibernate會話關聯(lián)的JDBC連接正在使用SERIALIZABLE事務隔離級別，因此hibernate.connection.isolation配置適用于此特定的連接提供程序。

C3P0連接提供者

Hibernate還提供了一個內置的C3P0連接提供程序。 像前面的示例一樣，我們只需要提供驅動程序配置設置，然后Hibernate代表我們實例化C3P0連接池。

@Override protected Properties getProperties() {Properties properties = new Properties();properties.put("hibernate.dialect", "org.hibernate.dialect.HSQLDialect");//log settingsproperties.put("hibernate.hbm2ddl.auto", "update");properties.put("hibernate.show_sql", "true");//driver settingsproperties.put("hibernate.connection.driver_class", "org.hsqldb.jdbcDriver");properties.put("hibernate.connection.url", "jdbc:hsqldb:mem:test");properties.put("hibernate.connection.username", "sa");properties.put("hibernate.connection.password", "");//c3p0 settingsproperties.put("hibernate.c3p0.min_size", 1);properties.put("hibernate.c3p0.max_size", 5);//isolation levelproperties.setProperty("hibernate.connection.isolation", String.valueOf(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE));return properties; }

測試生成以下輸出：

Dec 19, 2014 11:02:56 PM com.mchange.v2.log.MLog <clinit> INFO: MLog clients using java 1.4+ standard logging. Dec 19, 2014 11:02:56 PM com.mchange.v2.c3p0.C3P0Registry banner INFO: Initializing c3p0-0.9.2.1 [built 20-March-2013 10:47:27 +0000; debug? true; trace: 10] DEBUG [main]: c.v.h.m.l.t.TransactionIsolationInternalC3P0ConnectionProviderTest - Transaction isolation level is SERIALIZABLE

因此， hibernate.connection.isolation配置也適用于內部C3P0連接提供程序。

數(shù)據(jù)源連接提供程序

Hibernate不會強迫您使用特定的連接提供程序機制。 您只需提供一個DataSource，Hibernate就會在請求新的Connection時使用它。 這次，我們將創(chuàng)建一個成熟的DataSource對象，并將其傳遞給hibernate.connection.datasource配置。

@Override protected Properties getProperties() {Properties properties = new Properties();properties.put("hibernate.dialect", "org.hibernate.dialect.HSQLDialect");//log settingsproperties.put("hibernate.hbm2ddl.auto", "update");//data source settingsproperties.put("hibernate.connection.datasource", newDataSource());//isolation levelproperties.setProperty("hibernate.connection.isolation", String.valueOf(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE));return properties; }protected ProxyDataSource newDataSource() {JDBCDataSource actualDataSource = new JDBCDataSource();actualDataSource.setUrl("jdbc:hsqldb:mem:test");actualDataSource.setUser("sa");actualDataSource.setPassword("");ProxyDataSource proxyDataSource = new ProxyDataSource();proxyDataSource.setDataSource(actualDataSource);proxyDataSource.setListener(new SLF4JQueryLoggingListener());return proxyDataSource; }

測試生成以下輸出：

DEBUG [main]: c.v.h.m.l.t.TransactionIsolationExternalDataSourceConnectionProviderTest - Transaction isolation level is READ_COMMITTED

這次似乎沒有考慮hibernate.connection.isolation 。 Hibernate不會覆蓋外部數(shù)據(jù)源，因此此設置在這種情況下是無用的。

如果使用外部數(shù)據(jù)源（例如，通過JNDI），則需要在外部數(shù)據(jù)源級別設置事務隔離。

要修復前面的示例，我們只需將外部數(shù)據(jù)源配置為使用特定的隔離級別：

protected ProxyDataSource newDataSource() {JDBCDataSource actualDataSource = new JDBCDataSource();actualDataSource.setUrl("jdbc:hsqldb:mem:test");actualDataSource.setUser("sa");actualDataSource.setPassword("");Properties properties = new Properties();properties.setProperty("hsqldb.tx_level", "SERIALIZABLE");actualDataSource.setProperties(properties);ProxyDataSource proxyDataSource = new ProxyDataSource();proxyDataSource.setDataSource(actualDataSource);proxyDataSource.setListener(new SLF4JQueryLoggingListener());return proxyDataSource; }

生成以下輸出：

DEBUG [main]: c.v.h.m.l.t.TransactionIsolationExternalDataSourceExternalconfgiurationConnectionProviderTest - Transaction isolation level is SERIALIZABLE

Java Enterprise事務隔離支持

Hibernate具有一個內置的Transaction API抽象層 ，將數(shù)據(jù)訪問層與事務管理拓撲（ 資源本地或JTA）隔離開。 雖然我們只能使用Hibernate事務抽象來開發(fā)應用程序，但將這種責任委托給中間件技術（ JEE或Spring ）更為常見。

Java企業(yè)版

JTA（Java事務API規(guī)范）定義了應如何由符合JEE的應用服務器管理事務。 在客戶端，我們可以使用TransactionAttribute批注來劃分事務邊界。 雖然我們可以選擇正確的事務傳播設置，但是對于隔離級別我們不能做同樣的事情。

JTA不支持事務范圍的隔離級別，因此我們必須訴諸于供應商特定的配置才能為XA DataSource提供特定的事務隔離設置。

彈簧

Spring @Transactional批注用于定義事務邊界。 與JEE相對，此批注允許我們配置：

• 隔離級別
• 異常類型回滾策略
• 傳播
• 只讀
• 超時

正如我將在本文后面演示的那樣，隔離級別設置僅可用于資源本地事務。 由于JTA不支持事務范圍的隔離級別，因此Spring提供了IsolationLevelDataSourceRouter來克服使用應用程序服務器JTA DataSources時的這一缺點。

因為大多數(shù)DataSource實現(xiàn)只能采用默認的事務隔離級別，所以我們可以有多個這樣的DataSource，每個為特定的事務隔離級別提供連接。

邏輯事務（例如@Transactional ）隔離級別設置由IsolationLevelDataSourceRouter自省，因此將連接獲取請求委托給可以為JDBC連接提供相同事務隔離級別設置的特定DataSource實現(xiàn)。

因此，即使在JTA環(huán)境中，事務隔離路由器也可以提供獨立于供應商的解決方案，以基于每個事務覆蓋默認數(shù)據(jù)庫隔離級別。

Spring事務范圍的隔離級別

接下來，我將測試Spring事務管理對資源本地事務和JTA事務的支持。

為此，我將介紹一個事務性業(yè)務邏輯服務Bean：

@Service public class StoreServiceImpl implements StoreService {protected final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(getClass());@PersistenceContext(unitName = "persistenceUnit")private EntityManager entityManager;@Override@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)public void purchase(Long productId) { Session session = (Session) entityManager.getDelegate();session.doWork(new Work() {@Overridepublic void execute(Connection connection) throws SQLException {LOGGER.debug("Transaction isolation level is {}", Environment.isolationLevelToString(connection.getTransactionIsolation()));}});} }

Spring框架提供了一個事務管理抽象，它將應用程序邏輯代碼與基礎事務特定的配置分離。 Spring事務管理器只是實際資源本地或JTA事務管理器的基礎。

從本地資源到XA事務的遷移只是一個配置細節(jié)，而實際的業(yè)務邏輯代碼則保持不變。 如果沒有額外的事務管理抽象層和跨領域AOP支持，這將是不可能的。

接下來，我們將測試各種特定的事務管理器如何支持事務范圍隔離級別覆蓋。

JPA交易經理

首先，我們將測試JPA事務管理器：

<bean id="transactionManager" class="org.springframework.orm.jpa.JpaTransactionManager"><property name="entityManagerFactory" ref="entityManagerFactory" /></bean>

當調用我們的業(yè)務邏輯服務時，這是我們得到的：

DEBUG [main]: c.v.s.i.StoreServiceImpl - Transaction isolation level is SERIALIZABLE

JPA事務管理器只能使用一個數(shù)據(jù)源，因此它只能發(fā)出資源本地事務。 在這種情況下，Spring事務管理器能夠覆蓋默認的DataSource隔離級別（在本例中為READ COMMITTED）。

JTA交易經理

現(xiàn)在，讓我們看看切換到JTA事務時會發(fā)生什么。 如前所述，Spring僅提供邏輯事務管理器，這意味著我們還必須提供物理JTA事務管理器。

傳統(tǒng)上，企業(yè)應用服務器（例如Wildfly和WebLogic ）負責提供符合JTA的事務管理器。 如今，還有各種各樣的獨立JTA事務管理器：

• 比特龍
• Atomikos
• 紅帽納拉亞納（RedHat Narayana）

在此測試中，我們將使用Bitronix：

<bean id="jtaTransactionManager" factory-method="getTransactionManager"class="bitronix.tm.TransactionManagerServices" depends-on="btmConfig, dataSource"destroy-method="shutdown"/><bean id="transactionManager" class="org.springframework.transaction.jta.JtaTransactionManager"><property name="transactionManager" ref="jtaTransactionManager"/><property name="userTransaction" ref="jtaTransactionManager"/> </bean>

運行先前的測試時，我們得到以下異常：

org.springframework.transaction.InvalidIsolationLevelException: JtaTransactionManager does not support custom isolation levels by default - switch 'allowCustomIsolationLevels' to 'true'

因此，讓我們啟用自定義隔離級別設置并重新運行測試：

<bean id="transactionManager" class="org.springframework.transaction.jta.JtaTransactionManager"><property name="transactionManager" ref="jtaTransactionManager"/><property name="userTransaction" ref="jtaTransactionManager"/><property name="allowCustomIsolationLevels" value="true"/> </bean>

該測試為我們提供了以下輸出：

DEBUG [main]: c.v.s.i.StoreServiceImpl - Transaction isolation level is READ_COMMITTED

即使有了這種額外的配置，事務范圍的隔離級別也不會傳播到基礎數(shù)據(jù)庫連接，因為這是JTA事務管理器的默認行為。

對于WebLogic，Spring提供了WebLogicJtaTransactionManager來解決此限制，正如我們在以下Spring源代碼片段中所看到的：

// Specify isolation level, if any, through corresponding WebLogic transaction property. if (this.weblogicTransactionManagerAvailable) {if (definition.getIsolationLevel() != TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT) {try {Transaction tx = getTransactionManager().getTransaction();Integer isolationLevel = definition.getIsolationLevel();/*weblogic.transaction.Transaction wtx = (weblogic.transaction.Transaction) tx;wtx.setProperty(ISOLATION_LEVEL_KEY, isolationLevel);*/this.setPropertyMethod.invoke(tx, ISOLATION_LEVEL_KEY, isolationLevel);}catch (InvocationTargetException ex) {throw new TransactionSystemException("WebLogic's Transaction.setProperty(String, Serializable) method failed", ex.getTargetException());}catch (Exception ex) {throw new TransactionSystemException("Could not invoke WebLogic's Transaction.setProperty(String, Serializable) method", ex);}} } else {applyIsolationLevel(txObject, definition.getIsolationLevel()); }

結論

事務管理絕對不是一件容易的事，并且有了所有可用的框架和抽象層，它確實變得比人們想象的要復雜。

因為數(shù)據(jù)完整性對于大多數(shù)業(yè)務應用程序非常重要，所以唯一的選擇是掌握當前的項目數(shù)據(jù)層框架堆棧。

• Hibernate和JPA可用的代碼。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2014/12/a-beginners-guide-to-transaction-isolation-levels-in-enterprise-java.html

java初學者指南

總結

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