幻读(Phantom Read)是数据库并发控制中的一种现象,指的是在事务处理中,一个事务在读取某个数据范围时,另一个事务插入、删除或者修改了该数据范围,导致第一个事务再次读取数据时,看到的数据发生了变化。具体来说,幻读表现为:
- 第一个事务读取了一个符合某个条件的数据集。
- 第二个事务对符合该条件的数据进行了插入、删除或者修改。
- 第一个事务再次读取时,发现数据集的内容发生了变化(即看到的幻像数据)。
幻读与不可重复读不同,不可重复读指的是同一事务内,读取的同一数据发生了变化,而幻读指的是数据集本身的变化。
解决幻读问题的方式
为了解决幻读问题,通常我们使用数据库的隔离级别来保证数据的完整性和一致性。数据库的隔离级别有4种,它们分别是:
- 读未提交(Read Uncommitted)
- 读已提交(Read Committed)
- 可重复读(Repeatable Read)
- 串行化(Serializable)
为了避免幻读问题,通常需要使用 Serializable(串行化) 隔离级别,这是一种最强的隔离级别,它可以避免幻读的发生。尽管 Serializable
能够防止幻读,但它的性能开销较大,通常只有在需要严格保证数据一致性时才会使用。
解决幻读问题的技术实现(数据库层面)
对于数据库事务管理,解决幻读问题的常见方式是通过设置隔离级别为 Serializable,或使用数据库锁(如排它锁)。
示例:使用 Serializable
隔离级别防止幻读
import java.sql.Connection;
import java.sql.DriverManager;
import java.sql.PreparedStatement;
import java.sql.ResultSet;
import java.sql.SQLException;
public class PhantomReadExample {
public static void main(String[] args) {
try (Connection conn = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password")) {
// 设置事务隔离级别为串行化,防止幻读
conn.setAutoCommit(false);
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE);
// 开始事务 1:读取符合条件的数据
PreparedStatement stmt1 = conn.prepareStatement("SELECT * FROM accounts WHERE balance > 1000");
ResultSet rs1 = stmt1.executeQuery();
System.out.println("Transaction 1 - Initial Data:");
while (rs1.next()) {
System.out.println("Account ID: " + rs1.getInt("account_id") + ", Balance: " + rs1.getInt("balance"));
}
// 在事务 1 进行的同时,事务 2 插入了新的数据
new Thread(() -> {
try (Connection conn2 = DriverManager.getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/mydb", "user", "password")) {
conn2.setAutoCommit(false);
PreparedStatement stmt2 = conn2.prepareStatement("INSERT INTO accounts (account_id, balance) VALUES (?, ?)");
stmt2.setInt(1, 4); // 插入一条新的数据
stmt2.setInt(2, 1500); // 余额大于 1000
stmt2.executeUpdate();
conn2.commit();
} catch (SQLException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
// 在事务 1 继续读取数据时,应该不会看到幻读(由于事务隔离级别为 Serializable)
Thread.sleep(2000); // 等待事务 2 插入数据
rs1.beforeFirst(); // 将游标重置到查询结果的开头
System.out.println("Transaction 1 - Data After Second Read:");
while (rs1.next()) {
System.out.println("Account ID: " + rs1.getInt("account_id") + ", Balance: " + rs1.getInt("balance"));
}
conn.commit();
} catch (SQLException | InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
解释:
- 在这个例子中,事务 1 查询了账户余额大于 1000 的账户。
- 事务 2 插入了一条符合条件的新数据(余额大于 1000 的新账户)。
- 由于事务 1 使用了
Serializable
隔离级别,它会保证事务 1 执行期间,其他事务不能插入或删除符合查询条件的数据,从而避免了幻读现象。
通过 数据库锁 防止幻读:
- 另一种避免幻读的方法是在查询数据时加锁。比如使用 排它锁(Exclusive Lock),这会防止其他事务修改或插入数据。
在实际项目中,解决幻读问题时,往往会依赖数据库的事务隔离机制,但由于 Serializable
隔离级别会带来较大的性能开销,所以很多系统会根据实际需求选择合适的隔离级别,并采取合适的锁策略,权衡性能与一致性。