面試分布式事務(wù)必問(wèn)知識(shí)點(diǎn)！

作者：冰河 2021-11-03 11:58:44

面試的時(shí)間相對(duì)來(lái)說(shuō)也是短暫的，面試官不可能在很短的時(shí)間內(nèi)就對(duì)你非常了解，他想通過(guò)幾個(gè)問(wèn)題來(lái)考察你所掌握的知識(shí)的深度和廣度，如果你只是回答面試官表面問(wèn)你的問(wèn)題，像擠牙膏一樣，問(wèn)一點(diǎn)，答一點(diǎn)，結(jié)果不用說(shuō)，肯定是涼涼了。

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相信大部分小伙伴在面試過(guò)程中，只會(huì)針對(duì)面試官提出的表面問(wèn)題來(lái)進(jìn)行回答。其實(shí)不然，面試官問(wèn)的每一個(gè)問(wèn)題都是經(jīng)過(guò)深思熟慮的。

面試問(wèn)題

說(shuō)說(shuō)什么是事務(wù)?并發(fā)事務(wù)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題呢?

分析問(wèn)題

表面上看，面試官是問(wèn)了兩個(gè)問(wèn)題。一個(gè)是：什么是事務(wù)，也就是讓你說(shuō)說(shuō)事務(wù)的基本概念;另一個(gè)是：并發(fā)事務(wù)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題。

實(shí)則不然，聽到面試官這樣問(wèn)，你不要隨意回答。要用極短的時(shí)間思考一下，面試官究竟想要得到什么答案。

對(duì)于第一個(gè)問(wèn)題：說(shuō)說(shuō)什么是事務(wù)?就只是讓你簡(jiǎn)單的說(shuō)說(shuō)事務(wù)的基本概念嗎?基本概念相信是個(gè)學(xué)過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的小學(xué)生都會(huì)，面試官為什么會(huì)問(wèn)你這個(gè)問(wèn)題呢?

此時(shí)，你需要揣測(cè)面試官的心理。此時(shí)的面試官其實(shí)想問(wèn)你的不就是事務(wù)的基本概念，而且他也想讓你說(shuō)出事務(wù)的特性，也就是四大屬性。這才是這個(gè)問(wèn)題的核心所在!

對(duì)于第二個(gè)問(wèn)題：并發(fā)事務(wù)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題呢?就只是想問(wèn)一下會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題嗎?知道問(wèn)題，不知道如何解決問(wèn)題，這樣的面試者面試官能要嗎?究其本質(zhì)，面試官是想問(wèn)你并發(fā)事務(wù)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題，有哪些解決方案能夠解決這些問(wèn)題!這才是面試官想要的答案!

綜上，面試官本質(zhì)上問(wèn)的問(wèn)題是：什么是事務(wù)?事務(wù)的四大特性是什么?并發(fā)事務(wù)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題?有哪些解決方案?你只有深刻理解了面試官提問(wèn)的本質(zhì)，才能更好的回答面試官所提出的問(wèn)題。不然，你應(yīng)付面試官，面試官也會(huì)應(yīng)付你。

什么是事務(wù)?

事務(wù)的概念理解起來(lái)還比較簡(jiǎn)單的：事務(wù)是指作為單個(gè)邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作，要么完全地執(zhí)行，要么完全地不執(zhí)行。

事務(wù)處理可以確保除非事務(wù)性單元內(nèi)的所有操作都成功完成，否則不會(huì)永久更新面向數(shù)據(jù)的資源。通過(guò)將一組相關(guān)操作組合為一個(gè)要么全部成功要么全部失敗的單元，可以簡(jiǎn)化錯(cuò)誤恢復(fù)并使應(yīng)用程序更加可靠。

一個(gè)邏輯工作單元要成為事務(wù)，必須滿足所謂的ACID(原子性、一致性、隔離性和持久性)屬性。事務(wù)是數(shù)據(jù)庫(kù)運(yùn)行中的邏輯工作單位，由DBMS中的事務(wù)管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)事務(wù)的處理。

事務(wù)的四大特性

原子性(Atomicity)

事務(wù)必須是原子工作單元;對(duì)于其數(shù)據(jù)修改，要么全都執(zhí)行，要么全都不執(zhí)行。比如轉(zhuǎn)賬，要么轉(zhuǎn)賬成功，賬戶余額增加(減少);要么轉(zhuǎn)賬失敗，賬戶余額不變。

一致性(Consistency)

事務(wù)在完成時(shí)，必須使所有的數(shù)據(jù)都保持一致狀態(tài)。在相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)中，所有規(guī)則都必須應(yīng)用于事務(wù)的修改，以保持所有數(shù)據(jù)的完整性。

事務(wù)結(jié)束時(shí)，所有的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如 B 樹索引或雙向鏈表)都必須是正確的。某些維護(hù)一致性的責(zé)任由應(yīng)用程序開發(fā)人員承擔(dān)，他們必須確保應(yīng)用程序已強(qiáng)制所有已知的完整性約束。

例如，當(dāng)開發(fā)用于轉(zhuǎn)帳的應(yīng)用程序時(shí)，應(yīng)避免在轉(zhuǎn)帳過(guò)程中任意移動(dòng)小數(shù)點(diǎn)。

隔離性(Isolation)

由并發(fā)事務(wù)所作的修改必須與任何其它并發(fā)事務(wù)所作的修改隔離。事務(wù)查看數(shù)據(jù)時(shí)數(shù)據(jù)所處的狀態(tài)，要么是另一并發(fā)事務(wù)修改它之前的狀態(tài)，要么是另一事務(wù)修改它之后的狀態(tài)，事務(wù)不會(huì)查看中間狀態(tài)的數(shù)據(jù)。這稱為隔離性。

因?yàn)樗軌蛑匦卵b載起始數(shù)據(jù)，并且重播一系列事務(wù)，以使數(shù)據(jù)結(jié)束時(shí)的狀態(tài)與原始事務(wù)執(zhí)行的狀態(tài)相同。當(dāng)事務(wù)可序列化時(shí)將獲得最高的隔離級(jí)別。

在此級(jí)別上，從一組可并行執(zhí)行的事務(wù)獲得的結(jié)果與通過(guò)連續(xù)運(yùn)行每個(gè)事務(wù)所獲得的結(jié)果相同。由于高度隔離會(huì)限制可并行執(zhí)行的事務(wù)數(shù)，所以一些應(yīng)用程序降低隔離級(jí)別以換取更大的吞吐量。

持久性(Durability)

事務(wù)完成之后，它對(duì)于系統(tǒng)的影響是永久性的。該修改即使出現(xiàn)致命的系統(tǒng)故障也將一直保持。

例如我們?cè)谑褂肑DBC操作數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)，在提交事務(wù)方法后，提示用戶事務(wù)操作完成，當(dāng)我們程序執(zhí)行完成直到看到提示后，就可以認(rèn)定事務(wù)以及正確提交，即使這時(shí)候數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)了問(wèn)題，也必須要將我們的事務(wù)完全執(zhí)行完成，否則就會(huì)造成我們看到提示事務(wù)處理完畢，但是數(shù)據(jù)庫(kù)因?yàn)楣收隙鴽](méi)有執(zhí)行事務(wù)的重大錯(cuò)誤。

并發(fā)事務(wù)帶來(lái)的問(wèn)題

臟寫問(wèn)題

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)選擇同一行，然后基于最初選定的值更新該行時(shí)，會(huì)發(fā)生丟失更新問(wèn)題。每個(gè)事務(wù)都不知道其它事務(wù)的存在。最后的更新將重寫由其它事務(wù)所做的更新，這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

例如，T1和T2同時(shí)修改一條數(shù)據(jù)，T2的修改覆蓋了T1的修改;如果在T1之后T2才能進(jìn)行更改，則可以避免該問(wèn)題。

我們來(lái)看一個(gè)經(jīng)典的轉(zhuǎn)賬問(wèn)題，開始小明和小剛都有1000元錢，在事務(wù)T1中，小明為小剛轉(zhuǎn)賬100元，在事務(wù)T2中，小剛為小明轉(zhuǎn)賬200元。則正常情況下，結(jié)果為：小明有1100元，小剛為900元。如果發(fā)生了臟寫的問(wèn)題，則結(jié)果可能為：小明1200元，小剛800元。如下圖所示。

臟讀問(wèn)題

一個(gè)事務(wù)正在對(duì)一條記錄做修改，在這個(gè)事務(wù)完成并提交前，這條記錄的數(shù)據(jù)就處于不一致狀態(tài);這時(shí)，另一個(gè)事務(wù)也來(lái)讀取同一條記錄，如果不加控制，第二個(gè)事務(wù)讀取了這些“臟”數(shù)據(jù)，并據(jù)此做進(jìn)一步的處理，就會(huì)產(chǎn)生未提交的數(shù)據(jù)依賴關(guān)系。這種現(xiàn)象被形象地叫做”臟讀”。

例如：在事務(wù)T1中，小明為小剛轉(zhuǎn)賬100元，在轉(zhuǎn)賬的過(guò)程中，事務(wù)未提交或者未回滾時(shí)，此時(shí)事務(wù)T2讀取到了事務(wù)T1未提交的內(nèi)容，也就是說(shuō)在事務(wù)T2中讀取到了小明900元，小剛1100元的記錄。可以用下圖表示。

不可重復(fù)讀問(wèn)題

一個(gè)事務(wù)在讀取某些數(shù)據(jù)后的某個(gè)時(shí)間，再次讀取以前讀過(guò)的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其讀出的數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了改變!這種現(xiàn)象就叫做“不可重復(fù)讀”。

指事務(wù)T2讀取數(shù)據(jù)后，事務(wù)T1執(zhí)行更新操作，使T2無(wú)法讀取前一次結(jié)果。

例如，在事務(wù)T1中執(zhí)行小明為小剛轉(zhuǎn)賬100元的操作，在事務(wù)未提交之前，在事務(wù)T2中讀取的數(shù)據(jù)還是小明為1000元，小剛為1000元。待事務(wù)T1提交后，事務(wù)T2中讀取的數(shù)據(jù)為小明900元，小剛1100元。如下圖所示。

幻讀問(wèn)題

一個(gè)事務(wù)按相同的查詢條件重新讀取以前檢索過(guò)的數(shù)據(jù)，卻發(fā)現(xiàn)其他事務(wù)插入了滿足其查詢條件的新數(shù)據(jù)，這種現(xiàn)象就稱為“幻讀”。

事務(wù)t2讀取到了事務(wù)t1體提交的新增、刪除數(shù)據(jù)，不符合隔離性。

幻讀和不可重復(fù)讀都是讀取了另一條已經(jīng)提交的事務(wù)(這點(diǎn)就臟讀不同)，所不同的是不可重復(fù)讀查詢的都是同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，而幻讀針對(duì)的是一批數(shù)據(jù)整體(比如數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù))。

例如，在事務(wù)T1中插入兩條分別為小明和小剛的數(shù)據(jù)，在事務(wù)提交之前，事務(wù)T2中讀取的數(shù)據(jù)記錄為10，隨后事務(wù)T1提交，則在事務(wù)T2中讀取的記錄為12，如下所示。

并發(fā)事務(wù)問(wèn)題的解決方案

為了避免上面出現(xiàn)的幾種情況，在標(biāo)準(zhǔn)SQL規(guī)范中，定義了4個(gè)事務(wù)隔離級(jí)別，不同的隔離級(jí)別對(duì)事務(wù)的處理不同。以下四種不同的隔離級(jí)別限制由低到高，性能從高到底。

讀未提交

讀未提交(Read Uncommitted)：允許臟讀取，但不允許更新丟失。如果一個(gè)事務(wù)已經(jīng)開始寫數(shù)據(jù)，則另外一個(gè)事務(wù)則不允許同時(shí)進(jìn)行寫操作，但允許其他事務(wù)讀此行數(shù)據(jù)。該隔離級(jí)別可以通過(guò)“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。

不可避免臟讀、不可重復(fù)讀、虛讀。

讀已提交

讀已提交(Read Committed)：允許不可重復(fù)讀取，但不允許臟讀取。這可以通過(guò)“瞬間共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)允許其他事務(wù)繼續(xù)訪問(wèn)該行數(shù)據(jù)，但是未提交的寫事務(wù)將會(huì)禁止其他事務(wù)訪問(wèn)該行。

可避免臟讀，不可避免不可重復(fù)讀、虛讀。Oracle采用讀已提交。

可重復(fù)度

可重復(fù)讀取(Repeatable Read)：禁止不可重復(fù)讀取和臟讀取，但是有時(shí)可能出現(xiàn)幻讀數(shù)據(jù)。這可以通過(guò)“共享讀鎖”和“排他寫鎖”實(shí)現(xiàn)。讀取數(shù)據(jù)的事務(wù)將會(huì)禁止寫事務(wù)(但允許讀事務(wù))，寫事務(wù)則禁止任何其他事務(wù)。

可避免臟讀、不可重復(fù)讀，不可避免虛讀。MySQL采用可重復(fù)讀。

序列化

序列化(Serializable)：提供嚴(yán)格的事務(wù)隔離。它要求事務(wù)序列化執(zhí)行，事務(wù)只能一個(gè)接著一個(gè)地執(zhí)行，不能并發(fā)執(zhí)行。僅僅通過(guò)“行級(jí)鎖”是無(wú)法實(shí)現(xiàn)事務(wù)序列化的，必須通過(guò)其他機(jī)制保證新插入的數(shù)據(jù)不會(huì)被剛執(zhí)行查詢操作的事務(wù)訪問(wèn)到。

可避免臟讀、不可重復(fù)讀、幻讀情況的發(fā)生。

事務(wù)的四種隔離級(jí)別總結(jié)起來(lái)如下圖所示。