java初學(xué)者指南

介紹

基于ACID事務(wù)屬性的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)一致性模型。 在本文中，我們將闡明對(duì)資源本地事務(wù)和JTA事務(wù)使用不同的事務(wù)隔離級(jí)別和各種配置模式的背后原因。

隔離和一致性

在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中，原子性和持久性是嚴(yán)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(wú)法將一致性與隔離性分開，因?yàn)檫@兩個(gè)屬性始終是相關(guān)的。

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

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

盡管最一致的SERIALIZABLE隔離級(jí)別是最安全的選擇，但是大多數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)默認(rèn)改為READ COMMITTED。 根據(jù)阿姆達(dá)爾定律 ，為了容納更多的并發(fā)事務(wù)，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(kù)可以處理的請(qǐng)求越多。

隔離度

如前所述， 應(yīng)用程序級(jí)可重復(fù)讀取與樂觀鎖定機(jī)制配合使用非常方便，可以防止長(zhǎng)時(shí)間對(duì)話中丟失更新 。

在高度并發(fā)的環(huán)境中，樂觀鎖定可能會(huì)導(dǎo)致高事務(wù)失敗率。 與其他任何排隊(duì)機(jī)制一樣，悲觀鎖定在提供足夠的鎖定獲取時(shí)間間隔時(shí)可能會(huì)容納更多事務(wù)。

數(shù)據(jù)庫(kù)和隔離級(jí)別

除MySQL（使用REPEATABLE_READ）外，大多數(shù)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的默認(rèn)隔離級(jí)別為READ_COMMITTED。 所有數(shù)據(jù)庫(kù)都允許您設(shè)置默認(rèn)的事務(wù)隔離級(jí)別。

通常，數(shù)據(jù)庫(kù)在多個(gè)應(yīng)用程序之間共享，并且每個(gè)應(yīng)用程序都有其自己的特定交易要求。 對(duì)于大多數(shù)事務(wù)，READ_COMMITTED隔離級(jí)別是最佳選擇，我們僅應(yīng)針對(duì)特定業(yè)務(wù)案例覆蓋它。

這種策略被證明是非常有效的，它使我們對(duì)所有SQL事務(wù)的子集具有更嚴(yán)格的隔離級(jí)別。

數(shù)據(jù)源隔離級(jí)別

JDBC Connection對(duì)象允許我們?yōu)樵谠撎囟ㄟB接上發(fā)出的所有事務(wù)設(shè)置隔離級(jí)別。 建立新的數(shù)據(jù)庫(kù)連接是一個(gè)資源消耗過程，因此大多數(shù)應(yīng)用程序都使用連接池 DataSource 。 連接池?cái)?shù)據(jù)源還可以設(shè)置默認(rèn)的事務(wù)隔離級(jí)別：

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

與全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別設(shè)置相比，DataSource級(jí)別的事務(wù)隔離配置更加方便。 每個(gè)應(yīng)用程序可以設(shè)置自己的特定并發(fā)控制級(jí)別。

我們甚至可以定義多個(gè)數(shù)據(jù)源，每個(gè)數(shù)據(jù)源都有一個(gè)定義的隔離級(jí)別。 這樣，我們可以動(dòng)態(tài)地選擇特定的隔離級(jí)別的JDBC連接。

Hibernate隔離級(jí)別

因?yàn)樗仨毻瑫r(shí)支持資源本地事務(wù)和JTA事務(wù)，所以Hibernate提供了一種非常靈活的連接提供程序機(jī)制。

JTA事務(wù)需要XAConnection，并且JTA事務(wù)管理器負(fù)責(zé)提供XA兼容連接。

資源本地事務(wù)可以使用資源本地 DataSource ，對(duì)于這種情況，Hibernate提供了多個(gè)連接提供程序選項(xiàng)：

• 驅(qū)動(dòng)程序管理器連接提供程序（不合并連接，因此僅用于簡(jiǎn)單的測(cè)試方案）
• C3P0連接提供程序（委派連接以獲取對(duì)內(nèi)部C3P0連接池?cái)?shù)據(jù)源的調(diào)用）
• 數(shù)據(jù)源連接提供程序（委派連接以獲取對(duì)外部數(shù)據(jù)源的調(diào)用。

Hibernate提供了一個(gè)名為hibernate.connection.isolation的事務(wù)隔離級(jí)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(shè)置后的行為。

為此，我們將要：

創(chuàng)建一個(gè)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(gè)新的會(huì)話并測(cè)試關(guān)聯(lián)的連接事務(wù)隔離級(jí)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(qū)動(dòng)程序管理器連接提供程序

驅(qū)動(dòng)程序管理器連接提供程序?yàn)榕渲玫臄?shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)程序提供了基本的DataSource包裝器。 您僅應(yīng)將其用于測(cè)試方案，因?yàn)樗惶峁I(yè)的連接池機(jī)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(cè)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(huì)話關(guān)聯(lián)的JDBC連接正在使用SERIALIZABLE事務(wù)隔離級(jí)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(gè)內(nèi)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(qū)動(dòng)程序配置設(shè)置，然后Hibernate代表我們實(shí)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(cè)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(nèi)部C3P0連接提供程序。

數(shù)據(jù)源連接提供程序

Hibernate不會(huì)強(qiáng)迫您使用特定的連接提供程序機(jī)制。 您只需提供一個(gè)DataSource，Hibernate就會(huì)在請(qǐng)求新的Connection時(shí)使用它。 這次，我們將創(chuàng)建一個(gè)成熟的DataSource對(duì)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(cè)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(huì)覆蓋外部數(shù)據(jù)源，因此此設(shè)置在這種情況下是無(wú)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(jí)別設(shè)置事務(wù)隔離。

要修復(fù)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(jí)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(wù)隔離支持

Hibernate具有一個(gè)內(nèi)置的Transaction API抽象層 ，將數(shù)據(jù)訪問層與事務(wù)管理拓?fù)?#xff08; 資源本地或JTA）隔離開。 雖然我們只能使用Hibernate事務(wù)抽象來(lái)開發(fā)應(yīng)用程序，但將這種責(zé)任委托給中間件技術(shù)（ JEE或Spring ）更為常見。

Java企業(yè)版

JTA（Java事務(wù)API規(guī)范）定義了應(yīng)如何由符合JEE的應(yīng)用服務(wù)器管理事務(wù)。 在客戶端，我們可以使用TransactionAttribute批注來(lái)劃分事務(wù)邊界。 雖然我們可以選擇正確的事務(wù)傳播設(shè)置，但是對(duì)于隔離級(jí)別我們不能做同樣的事情。

JTA不支持事務(wù)范圍的隔離級(jí)別，因此我們必須訴諸于供應(yīng)商特定的配置才能為XA DataSource提供特定的事務(wù)隔離設(shè)置。

彈簧

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

• 隔離級(jí)別
• 異常類型回滾策略
• 傳播
• 只讀
• 超時(shí)

正如我將在本文后面演示的那樣，隔離級(jí)別設(shè)置僅可用于資源本地事務(wù)。 由于JTA不支持事務(wù)范圍的隔離級(jí)別，因此Spring提供了IsolationLevelDataSourceRouter來(lái)克服使用應(yīng)用程序服務(wù)器JTA DataSources時(shí)的這一缺點(diǎn)。

因?yàn)榇蠖鄶?shù)DataSource實(shí)現(xiàn)只能采用默認(rèn)的事務(wù)隔離級(jí)別，所以我們可以有多個(gè)這樣的DataSource，每個(gè)為特定的事務(wù)隔離級(jí)別提供連接。

邏輯事務(wù)（例如@Transactional ）隔離級(jí)別設(shè)置由IsolationLevelDataSourceRouter自省，因此將連接獲取請(qǐng)求委托給可以為JDBC連接提供相同事務(wù)隔離級(jí)別設(shè)置的特定DataSource實(shí)現(xiàn)。

因此，即使在JTA環(huán)境中，事務(wù)隔離路由器也可以提供獨(dú)立于供應(yīng)商的解決方案，以基于每個(gè)事務(wù)覆蓋默認(rèn)數(shù)據(jù)庫(kù)隔離級(jí)別。

Spring事務(wù)范圍的隔離級(jí)別

接下來(lái)，我將測(cè)試Spring事務(wù)管理對(duì)資源本地事務(wù)和JTA事務(wù)的支持。

為此，我將介紹一個(gè)事務(wù)性業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)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(gè)事務(wù)管理抽象，它將應(yīng)用程序邏輯代碼與基礎(chǔ)事務(wù)特定的配置分離。 Spring事務(wù)管理器只是實(shí)際資源本地或JTA事務(wù)管理器的基礎(chǔ)。

從本地資源到XA事務(wù)的遷移只是一個(gè)配置細(xì)節(jié)，而實(shí)際的業(yè)務(wù)邏輯代碼則保持不變。 如果沒有額外的事務(wù)管理抽象層和跨領(lǐng)域AOP支持，這將是不可能的。

接下來(lái)，我們將測(cè)試各種特定的事務(wù)管理器如何支持事務(wù)范圍隔離級(jí)別覆蓋。

JPA交易經(jīng)理

首先，我們將測(cè)試JPA事務(wù)管理器：

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

當(dāng)調(diào)用我們的業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)時(shí)，這是我們得到的：

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

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

JTA交易經(jīng)理

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

傳統(tǒng)上，企業(yè)應(yīng)用服務(wù)器（例如Wildfly和WebLogic ）負(fù)責(zé)提供符合JTA的事務(wù)管理器。 如今，還有各種各樣的獨(dú)立JTA事務(wù)管理器：

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

在此測(cè)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(yùn)行先前的測(cè)試時(shí)，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(jí)別設(shè)置并重新運(yùn)行測(cè)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(cè)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(wù)范圍的隔離級(jí)別也不會(huì)傳播到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)連接，因?yàn)檫@是JTA事務(wù)管理器的默認(rèn)行為。

對(duì)于WebLogic，Spring提供了WebLogicJtaTransactionManager來(lái)解決此限制，正如我們?cè)谝韵耂pring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(jié)論

事務(wù)管理絕對(duì)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(shí)變得比人們想象的要復(fù)雜。

因?yàn)閿?shù)據(jù)完整性對(duì)于大多數(shù)業(yè)務(wù)應(yīng)用程序非常重要，所以唯一的選擇是掌握當(dāng)前的項(xiàng)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(xué)者指南

總結(jié)

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