学习互联网架构第二课（脏读）

          脏读就是指当一个事务正在访问数据，并且对数据进行了修改，而这种修改还没有提交到数据库中，这时，另外一个事务也访问 这个数据，然后使用了这个数据。

       对于对象的同步和异步的方法，我们在设计自己的程序的时候，一定要考虑问题的整体，不然就会出现数据不一致的错误，很经典的错误就是脏读。

       下面我们来看一个脏读的例子

package com.internet.thread;

public class DirtyRead {
private String username = "bjfdz";
private String password = "123";

public synchronized void setValue(String username,String password){
//先修改username的值
this.username = username;
//在修改密码之前先让程序休息两秒
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
//修改密码
this.password = password;
//修改完后打印用户名和密码信息
System.out.println("setValue最终结果：username="+username+",password="+password);
}

public void getValue(){
System.out.println("getValue方法得到：username = "+this.username+", password = "+this.password);
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
final DirtyRead dr = new DirtyRead();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {

@Override
public void run() {
dr.setValue("zhangsan", "456");
}
});
t1.start();
Thread.sleep(1000);
dr.getValue();
}
}

      执行上面的代码，结果如下：

getValue方法得到：username = zhangsan, password = 123
setValue最终结果：username=zhangsan,password=456

      我们是在新建的线程中去修改username和password的值的，但是当修改完username后需要等2秒才能修改password的值，而这个期间主线程要读取username和password的值，由于username已经被修改过了，因此这时读取的username的值是"zhangsan"，password由于还没有修改，因此这时它的值是"123"。新建的那个线程等待2秒后便去执行修改密码的操作并最后打印出用户名和密码的值，由于这两个值都修改了，因此这时输出的username和password的值分别是"zhangsan"和"456"。像这种情况就是我们所说的脏读。

      那么怎么解决这个脏读问题呢？其实也简单，那就是在getValue的方法加synchronized关键字

public synchronized void getValue(){
System.out.println("getValue方法得到：username = "+this.username+", password = "+this.password);
}

      这时我们再执行main方法，执行结果如下所示。可以看到先执行完setValue方法之后再执行getValue方法。这是因为synchronized锁的范围是对象，现在我们只new了一个对象，因此这个对象内的所有带synchronized关键字的方法都要先后顺序执行，这样也就有效避免了脏读的问题。

setValue最终结果：username=zhangsan,password=456
getValue方法得到：username = zhangsan, password = 456

      下面说下Oracle数据库脏读的场景以及Oracle数据库是如何避免脏读的，假如有张表有千万级的数据，用户要查询某条记录（假如该记录开始的 值 是100），假如要查询的这条记录在表的第一千万行，那么查询需要大概10分钟的时间，假如这10分钟期间有别的用户修改了这条记录（假如将该 值 修改成200了并且事务提交了），那么用户查询的结果是多少呢？相信很多人都会认为是200，我当时也是这样认为的。事实上查询到的结果是100，这是为何呢？原因是Oracle数据库采用了undo机制。Undo就是用来记录保存事务操作过程中的数据，如果事务发生错误，可以将之前的数据进行填补。


  

   从来面的视图，我们就可以很清晰的看出，我们要对表（table）中的一个数据进行修改，在修改之前，先把老的映像（old image）放到undo 上面。然后再在table中放入new image 。假如过程失败，我们还可以把undo
上的old image 再拿回来放在原先的位置，从而使这件事儿看起来像没发生过一样。

   当我们执行一个事务的时候，oracle会分配一个SCN编号，这个编号是递增的。下一个事务的编号一定比当前事务的编号大。假如执行查询时分配的事务编号为10023，在这个事务执行的过程中，另一事务对数据进行了修改。用来替换的数据块SCN编号为10024
，而被替换掉的数据块会被保存到undo 上面。当第一个事务执行到被修改过的数据块时，发现10024比10023大，这个时候就会到undo segment上找比自己SCN号小的数据块进行读，于是发找到了SCN号为10008和10021两个块。这样就有效的保证了读一致性。

　　当然，会有一种特殊情况，也就是undo segment 太小，最多放100条数据，可一下子来了120条数据，那么最先写入的20条数据被最后写入的20条数据覆盖。这个时候就会报错，这也是为什么要对数据据进行调优的原因。

　　Undo segment 是保存在表空间上的。Undo 大小是固定的，既然是固定的也就是有限的。如果保存的记录非常多，那么它就会被占满，新记录的数据会覆盖掉最早的数据。所以用一个圆形的盘片能更加形象的表示。数据从一个位置开始写入，当写满一圈后，最新的数据就会覆盖最早写入的数据。

   以上是Oracle处理脏读的方法。下面我们学习下Mysql是如何避免脏读的

        MySQL InnoDB事务隔离级别脏读、可重复读、幻读

MySQL InnoDB事务的隔离级别有四级，默认是“可重复读”（REPEATABLE READ）。

·        1）.未提交读（READUNCOMMITTED）。另一个事务修改了数据，但尚未提交，而本事务中的SELECT会读到这些未被提交的数据（脏读）( 隔离级别最低，并发性能高 )。

·        2）.提交读（READCOMMITTED）。本事务读取到的是最新的数据（其他事务提交后的）。问题是，在同一个事务里，前后两次相同的SELECT会读到不同的结果（不重复读）。会出现不可重复读、幻读问题（锁定正在读取的行）

·        3）.可重复读（REPEATABLEREAD）。在同一个事务里，SELECT的结果是事务开始时时间点的状态，因此，同样的SELECT操作读到的结果会是一致的。但是，会有幻读现象（稍后解释）。会出幻读（锁定所读取的所有行）。

·        4）.串行化（SERIALIZABLE）。读操作会隐式获取共享锁，可以保证不同事务间的互斥（锁表）。

‘

         四个级别逐渐增强，每个级别解决一个问题。

·        1）.脏读。另一个事务修改了数据，但尚未提交，而本事务中的SELECT会读到这些未被提交的数据。

·        2）.不重复读。解决了脏读后，会遇到，同一个事务执行过程中，另外一个事务提交了新数据，因此本事务先后两次读到的数据结果会不一致。

·        3）.幻读。解决了不重复读，保证了同一个事务里，查询的结果都是事务开始时的状态（一致性）。但是，如果另一个事务同时提交了新数据，本事务再更新时，就会“惊奇的”发现了这些新数据，貌似之前读到的数据是“鬼影”一样的幻觉。

        MySQL四种事务在脏读、不可重复读、幻读的处理情况如下图所示，可以看到READCOMMITTED、REPEATABLEREAD、SERIALIZABLE都可以解决脏读问题。



示例总结：

        在我们对一个对象的方法加锁的时候，需要考虑业务的整体性，即为setValue/getValue方法同时加锁synchronized同步关键字，保证业务(service)的原子性，不然会出现业务错误（也从侧面保证业务的一致性）