漫谈数据库之事务和锁

1.4 D (Durability)  持久性

 事务完成之后，它对于系统的影响是永久性的。该修改即使出现系统故障也将一直保持。

对于这个特性，我更倾向于把它理解成数据库的特性，而非作为事务特性来理解。 数据库就是用来持久存放关系数据的。 

2 事务(Transaction)

在谈及事务之前,考虑以下情形:

张三从他的工行卡里转账10万元到农行卡.  这个场景中,我们需要执行下列一个过程:

1) UPDATE GongHangsavings
SET Balance = Balance - 100,000
WHERE Account = ‘zhangsan'

2) UPDATE NongHangsavings
SET Balance = Balance + 100,000
WHERE Account = ‘zhangsan'

 如果交易过程中,只执行了1), 那么结果怎样?  张三平白无故地损失了100,000元. 显然张三无法接受这个事实.

为解决上述场景, 事务登场了.

事务是作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作。一个逻辑工作单元必须有四个属性，称为原子性、一致性、隔离性和持久性 (ACID) 属性，只有这样才能成为一个事务。如果某一事务成功，则在该事务中进行的所有数据更改均会提交，成为数据库中的永久组成部分。如果事务遇到错误且必须取消或回滚，则所有数据更改均被清除。

 2.1 完整的事务

BEGIN a transaction: 设置事务的起始点

COMMIT a transaction: 提交事务,使事务提交的数据成为持久,不可更改的部分.

ROLLBACK a transaction:撤消一个事务,使之成为事务开始前的状态.

SAVE a transaction:建立一个标签,做为部分回滚时使用,使之恢复到标签初的状态.

2.1.1 语法:

BEGIN TRAN[SACTION] [<transaction name>|<@transaction variable>][WITH MARK [’<description>’]][;] 

COMMIT [TRAN[SACTION] [<transaction name>|<@transaction variable>]][;]

ROLLBACK TRAN[SACTION] [<transaction name>|<save point name>|<@transaction variable>|<@savepoint variable>][;]

SAVE TRAN[SACTION] [<save point name>| <@savepoint variable>][;]

2.1.2 一个完整的例子:

代码

USE AdventureWorks2008; -- We’re making our own table - what DB doesn’t matter
-- Create table to work with
CREATE TABLE MyTranTest
(
OrderID INT PRIMARY KEY IDENTITY
);
-- Start the transaction
BEGIN TRAN TranStart;
-- Insert our first piece of data using default values.
-- Consider this record No1. It is also the 1st record that stays
-- after all the rollbacks are done.
INSERT INTO MyTranTest
DEFAULT VALUES;
-- Create a "Bookmark" to come back to later if need be
SAVE TRAN FirstPoint;
-- Insert some more default data (this one will disappear
-- after the rollback).
-- Consider this record No2.
INSERT INTO MyTranTest
DEFAULT VALUES;
-- Roll back to the first savepoint. Anything up to that
-- point will still be part of the transaction. Anything
-- beyond is now toast.
ROLLBACK TRAN FirstPoint;
INSERT INTO MyTranTest
DEFAULT VALUES;
-- Commit the transaction
COMMIT TRAN TranStart;
-- See what records were finally committed.
SELECT TOP 2 OrderID
FROM MyTranTest
ORDER BY OrderID DESC;
-- Clean up after ourselves
DROP TABLE MyTranTest;

2.2 隐式事务

2.2.1 定义

无须描述事务的开始，只需提交或回滚每个事务。隐性事务模式生成连续的事务链。

为连接将隐性事务模式设置为打开之后，当数据库引擎实例首次执行下列任何语句时，都会自动启动一个事务：

CREATE
ALTER TABLE
GRANT
REVOKE
SELECT
UPDATE
DELETE
INSERT

TRUNCATE TABLE
DROP
OPEN
FETCH

在发出 COMMIT 或 ROLLBACK 语句之前，该事务将一直保持有效。在第一个事务被提交或回滚之后，下次当连接执行以上任何语句时，数据库引擎实例都将自动启动一个新事务。该实例将不断地生成隐性事务链，直到隐性事务模式关闭为止。

为了更好理解上述内容，举个例子：

代码

 1 SET QUOTED_IDENTIFIER OFF;
 2  GO
 3  SET NOCOUNT OFF;
 4  GO
 5  USE TestDB;
 6  GO
 7  CREATE TABLE ImplicitTran
 8     (  Colb char(3) NOT NULL);
 9  GO
10  SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON;
11  GO
12 
13  BEGIN transaction 
14  SAVE transaction A
15  INSERT INTO ImplicitTran VALUES ('AAA');
16  ROLLBACK TRANSACTION A
17 
18  INSERT INTO ImplicitTran VALUES ('BBB');
19  COMMIT transaction

在 INSERT INTO ImplicitTran VALUES ('BBB')时,  已经隐式创建一个transaction ,直到提交或回滚.

默认情况下，隐性事务模式设置为关闭。

开启隐性事务模式语法：

SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON;

2.2.2 一个隐式事务例子

隐式事务开始后，可以使用 COMMIT TRANSACTION 或 ROLLBACK TRANSACTION语句可以结束每个事务。 

代码

 1 SET QUOTED_IDENTIFIER OFF;
 2  GO
 3  SET NOCOUNT OFF;
 4  GO
 5  USE AdventureWorks2008R2;
 6  GO
 7  CREATE TABLE ImplicitTran
 8     (Cola int PRIMARY KEY,
 9     Colb char(3) NOT NULL);
10  GO
11  SET IMPLICIT_TRANSACTIONS ON;
12  GO
13  -- First implicit transaction started by an INSERT statement.
14  INSERT INTO ImplicitTran VALUES (1, 'aaa');
15  GO
16  INSERT INTO ImplicitTran VALUES (2, 'bbb');
17  GO
18  -- Commit first transaction.
19  COMMIT TRANSACTION;
20  GO
21  -- Second implicit transaction started by a SELECT statement.
22  SELECT COUNT(*) FROM ImplicitTran;
23  GO
24  INSERT INTO ImplicitTran VALUES (3, 'ccc');
25  GO
26  SELECT * FROM ImplicitTran;
27  GO
28  -- Commit second transaction.
29  COMMIT TRANSACTION;
30  GO
31  SET IMPLICIT_TRANSACTIONS OFF;
32  GO
33  

注意：使用隐式事务是一个需要注意的领域，一般情况下，建议设置为关闭隐式事务。

2.3 题外话--几种常用的事务

2.3.1 Sql Server 数据库级别事务

  略 

2.3.2 ADO.NET 级别事务

代码

SqlConnection myConnection = new SqlConnection(conString);
myConnection.Open();
//启动一个事务
SqlTransaction myTrans = myConnection.BeginTransaction();
//为事务创建一个命令
SqlCommand myCommand = new SqlCommand();
myCommand.Connection = myConnection;
myCommand.Transaction = myTrans;
try
{
myCommand.CommandText = "update P_Product set Name='电脑2' where Id=52";
myCommand.ExecuteNonQuery();
myCommand.CommandText = "update P_Product set Name='电脑3' where Id=53";
myCommand.ExecuteNonQuery();
myTrans.Commit();//提交
Response.Write("两条数据更新成功");
}
catch (Exception ex)
{
myTrans.Rollback();//遇到错误，回滚
Response.Write(ex.ToString());
}
finally
{
myConnection.Close();
}

2.3.3 ASP.NET页面级别事务

代码

 1 <%@ Page Transaction="Required" Language="C#" AutoEventWireup="true"
 2 CodeBehind="WebForm3.aspx.cs" Inherits="WebApplication4.WebForm3" %>
 3 
 4 
 5 
 6  protected void Button1_Click(object sender, EventArgs e)
 7 {
 8    try
 9    {
10      Work1();
11      Work2();
12      ContextUtil.SetComplete(); //提交事务
13     }
14    catch (System.Exception except)
15    {
16       ContextUtil.SetAbort(); //撤销事务
17       Response.Write(except.Message);
18    }
19 }

2.3.4 分布式级别事务（COM+)

   略，可查看"企业级服务COM+事务"相关技术文档。

2.3.5 System.Transactions 事务处理

在 .NET Framework 2.0 中增加了System.Transactions，这是一种新的命名空间，完全专注于控制事务性行为。引入了执行事务性工作的更简单方法及一些新的性能优化。System.Transactions 提供了一个“轻量级”的、易于使用的Transaction 框架。

用法：

1) 引用：using System.Transactions;。
2) 将事务操作代码放在 TransactionScope 中执行。

1 using (TransactionScope ts = new TransactionScope())
2 {
3 　　//事务操作代码
4  　　ts.Complete();
5 }

3 锁定

3.1 定义

锁定是 Microsoft SQL Server 数据库引擎用来同步多个用户同时对同一个数据块的访问的一种机制。

在事务获取数据块当前状态的依赖关系（比如通过读取或修改数据）之前，它必须保护自己不受其他事务对同一数据进行修改的影响。 事务通过请求锁定数据块来达到此目的。 锁有多种模式，如共享或独占。 锁模式定义了事务对数据所拥有的依赖关系级别。 如果某个事务已获得特定数据的锁，则其他事务不能获得会与该锁模式发生冲突的锁。 如果事务请求的锁模式与已授予同一数据的锁发生冲突，则数据库引擎实例将暂停事务请求直到第一个锁释放。

3.2 四大冲突问题

脏读

不重复读

幻读

更新丢失

3.2.1 脏读

某个事务读取的数据是另一个事务正在处理的数据。而另一个事务可能会回滚，造成第一个事务读取的数据是错误的。

3.2.2 不可重复读

在一个事务里两次读入数据，但另一个事务已经更改了第一个事务涉及到的数据，造成第一个事务读入旧数据。

3.2.3 幻读

幻读是指当事务不是独立执行时发生的一种现象。例如第一个事务对一个表中的数据进行了修改，这种修改涉及到表中的全部数据行。同时，第二个事务也修改这个表中的数据，这种修改是向表中插入一行新数据。那么，以后就会发生操作第一个事务的用户发现表中还有没有修改的数据行，就好象发生了幻觉一样。

3.2.4 更新丢失

多个事务同时读取某一数据，一个事务成功处理好了数据，被另一个事务写回原值，造成第一个事务更新丢失。

 3.3 锁粒度和层次结构

Microsoft SQL Server 数据库引擎具有多粒度锁定，允许一个事务锁定不同类型的资源。 为了尽量减少锁定的开销，数据库引擎自动将资源锁定在适合任务的级别。 锁定在较小的粒度（例如行）可以提高并发度，但开销较高，因为如果锁定了许多行，则需要持有更多的锁。 锁定在较大的粒度（例如表）会降低了并发度，因为锁定整个表限制了其他事务对表中任意部分的访问。 但其开销较低，因为需要维护的锁较少。

数据库引擎通常必须获取多粒度级别上的锁才能完整地保护资源。 这组多粒度级别上的锁称为锁层次结构。 例如，为了完整地保护对索引的读取，数据库引擎实例可能必须获取行上的共享锁以及页和表上的意向共享锁。

下表列出了数据库引擎可以锁定的资源。

 3.4 锁模式

Microsoft SQL Server 数据库引擎使用不同的锁模式锁定资源，这些锁模式确定了并发事务访问资源的方式。

下表显示了数据库引擎使用的资源锁模式。

本文内容来源： 

1. MSDN官方文档 http://msdn.microsoft.com/zh-cn/library/ms187875.aspx

2. Sql Server 2008 Programming 作者：Rob Vieira

3. 亮剑.NET 第5章 数据库开发 作者：李天平