实验15 事务设计与锁
一、实验目的
通过实验，掌握数据库管理系统中事务和锁的概念和并发控制的方法,并且能够进行合理的事务设计。
二、实验原理
1、事务
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 ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）属性，只有这样才能成为一个事务：
原子性（事务必须是原子工作单元；对于其数据修改，要么全都执行，要么全都不执行。）；
一致性（事务在完成时，必须使所有的数据都保持一致状态。在相关数据库中，所有规则都必须应用于事务的修改，以保持所有数据的完整性。事务结束时，所有的内部数据结构（如 B 树索引或双向链表）都必须是正确的。）；
隔离性（由并发事务所作的修改必须与任何其它并发事务所作的修改隔离。事务查看数据时数据所处的状态，要么是另一并发事务修改它之前的状态，要么是另一事务修改它之后的状态，事务不会查看中间状态的数据。这称为可串行性，因为它能够重新装载起始数据，并且重播一系列事务，以使数据结束时的状态与原始事务执行的状态相同。）；
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。）
2、事务设计
START TRANSACTION 标记一个显式本地事务的起始点。START TRANSACTION 代表一点，由连接引用的数据在该点是逻辑和物理上都一致的。如果遇上错误，在 START TRANSACTION 之后的所有数据改动都能进行回滚，以将数据返回到已知的一致状态。每个事务继续执行直到它无误地完成并且用 COMMIT 对数据库作永久的改动，或者遇上错误并且用 ROLLBACK 语句擦除所有改动。
mysql 事务定义
START TRANSACTION;
（事务体，一系列操作）
COMMIT; (提交）
ROLLBACK ; （回滚）
3、锁
如果没有锁定且多个用户同时访问一个数据库，则当他们的事务同时使用相同的数据时可能会发生问题。并发问题包括： 丢失或覆盖更新；未确认的相关性（脏读）；不一致的分析（非重复读）；幻像读。
你可以用下列语句查询全局和会话事务隔离级别：
SELECT @@global.tx_isolation;
SELECT @@tx_isolation;
设置 隔离级别 三级锁
set transaction isolation level serializable | repeatable read | read committed | read uncommitted
set GLOBAL transaction isolation level repeatable read;
注意：不要随便修改隔离级别。
三、实验条件
操作系统： win7
开发环境：数据库管理服务器 MYSQL 5.5
四、实验内容方法
（一）事务与锁的基本实验
1. 创建简单数据库BankDB，验证事务与锁，避免 脏读，不可重复读，幻读
//银行卡号BankID, 姓名 Cname, 存款 Balance
DROP SCHEMA IF EXISTS BankDB ;
CREATE SCHEMA IF NOT EXISTS BankDB default character set gbk;
USE BankDB ;
Create table Bank(BankID int, Cname char(20), Balance decimal(10,2) );
insert into Bank values (20181211,'张三', 20000);
insert into Bank values (20181212,'李四', 10000);
insert into Bank values (20181213,'王五', 20000);
* 检验隔离级别 -读脏数据
开启另外一个命令窗口，在两个命令窗口分别执行，设置为读未提交
在命令窗口1
set session transaction isolation level read uncommitted;
SELECT @@tx_isolation;
Start transaction;
update Bank set Balance=Balance+99 where Cname='张三';
update Bank set Balance=Balance+88 where Cname='王五';
在另命令窗口2
set session transaction isolation level read uncommitted;
SELECT @@tx_isolation;
select * from bank;
张三的存款？
在窗口1
执行 rollback;
select * from bank;
张三的存款？
//恢复隔离级别 repeatable read
在命令窗口1
set session transaction isolation level repeatable read;
SELECT @@tx_isolation;
Start transaction;
update Bank set Balance=Balance+99 where Cname='张三';
update Bank set Balance=Balance+88 where Cname='王五';
select * from bank;
在另命令窗口2
set session transaction isolation level repeatable read;
SELECT @@tx_isolation;
select * from bank;
张三的存款？
在窗口1
执行 rollback;
select * from bank;
张三的存款？
2. 创建不同并发事务
1）转账存储过程pp1 包含 转账事务T1， 从C1 转账mon 给C2 //call pp1('张三','王五',555);
Delimiter //
Create Procedure pp1(in C1 char(20), in C2 char(20),in mon decimal(10,2))
Begin
declare point decimal(10,2); /* 最低存款数，低于此数不能转账 */
Start transaction;
set point =1000; /* 最低存款数=1000 */
select Balance 转账方转账前存款 from Bank where Cname=C1;
select Balance 接账方转账前存款 from Bank where Cname=C2;
do sleep(20); /* 暂停20秒 */
update Bank set Balance=Balance - mon where Cname=C1; /* 从C1中转出mon */
update Bank set Balance=Balance + mon where Cname=C2; /* C2中转入mon */
select Balance 转账方转账后存款 from Bank where Cname=C1;
select Balance 接账方转入后存款 from Bank where Cname=C2;
/* 当转账一方的存款少于1000，取消转账 */
if (point>(select Balance from Bank where cname=C1)) then
rollback;
else
commit;
end if;
select Balance 事务结束后转账方转账后存款 from Bank where Cname=C1;
select Balance 事务结束后接账方转入后存款 from Bank where Cname=C2;
end //
delimiter ;
2）读取数据存储过程 pp2, 包含读取账户存款信息的事务T2，没有写操作
Delimiter //
Create Procedure pp2()
Begin
Start transaction;
select Balance 张三转账前存款 from Bank where Cname='张三';
select Balance 王五转入前存款 from Bank where Cname='王五';
select sum(Balance) 张三与李四存款总和 from Bank where Cname in('张三','李四');
do sleep(30); /* 暂停30秒 */
select Balance 张三转账后存款 from Bank where Cname='张三';
select Balance 王五转入后存款 from Bank where Cname='王五';
select sum(Balance) 张三与李四存款总和 from Bank where Cname in('张三','李四');
commit;
end //
delimiter ;
3 并发实验1
在现有的客户端（客户端1） 再开启1个客户端（cmd,命令窗口 登录 mysql -u root -p ),（客户端2），注意要切换到BankDB数据库（use BankDB;)
为保证并发实验，下列两个客户端执行的命令时间不要超过10秒
1）在客户端1执行存储过程pp1, 含事务张三 转555元给王五
call pp1('张三','王五',555);
2）在客户端2执行存储过程pp2，含事务读取账户信息
call pp2();
记录实验结果，有没有出现不重复读？
4.并发实验2
制造回滚
call pp1('张三','王五',27900); /* 转账数超过存款数 */
call pp2();
记录实验结果，有没有出现脏读，不可重复读
5. 死锁实验
1）设计转账存储过程pp3 包含转账事务T3， 从C2的存款的10% 转账 给C1
注意 T1的事务是从C1 转账mon 给C2 ，T3的事务是从C2的存款的10% 转账 给C1
Delimiter //
Create Procedure pp3(in C1 char(20), in C2 char(20))
Begin
declare data2 decimal(10,2);
Start transaction;
/* data2 是王五10% 的存款 */
select Balance*0.1 into data2 from bank where Cname=C2;
select data2 王五百分之10的存款;
select Balance 王五转账前存款 from Bank where Cname=C2;
/* 扣除王五存款 */
update Bank set Balance=Balance - data2 where Cname=C2;
select Balance 张三转入前存款 from Bank where Cname=C1;
/* 转入张三账户*/
update Bank set Balance=Balance + data2 where Cname=C1;
select Balance 王五转账后存款 from Bank where Cname=C2;
select Balance 张三转入后存款 from Bank where Cname=C1;
end //
delimiter ;
2）并发实验 测试是否出现死锁
再开启1个客户端，注意要切换到BankDB数据库(use BankDB),
在3个客户端窗口的执行顺序：
call pp1('张三','王五',555); /* T1事务：张三 转555元给王五 */
call pp3('张三','王五'); /* T3事务: 王五又将10%的存款转给张三 */
call pp2(); /* T2事务： 读取账户信息 */
如果出现死锁，系统如何处理！
(二）事务设计
1. 从业务逻辑中抽出事务
根据事务的ACID 特性，找出那些是要么全做、要么全不做的，密切关联的业务（原子性），导致数据库发生改变的（要求一致性）（如一系列的SQL修改操作，不是查询），，不受干扰，永久发生作用的业务。
注意
** 不能将没有关联的业务设计为一个事务。
** 不能设计过长、过于复杂的事务
例如商贸活动很多中有， a.商场采购产品，b.供应商提供产品， c 客户浏览产品，d. 商场年终盘点，e.创建订单信息，f.订购产品，g.运输商发货,h.更新库存...
事务一：
a.商场采购产品
b.供应商提供产品
c 客户浏览产品
e.创建订单
f.订购产品
h.更新库存
事务二：
e.创建订单
f.订购产品
g.运输商发货
h.更新库存
事务三：
e.创建订单
f.订购产品
h.更新库存
分析哪个事务设计是合适的。
2. 在存储过程中实现事务
1）.用老师提供的数据库脚本trade2_script.txt 创建数据库trade2
2）. 创建存储过程 transp ，检验事务效果-破坏性实验
Delimiter //
Create Procedure transp()
Begin
Start Transaction; /* 开始事务 */
/* e.创建订单 订单号 11088， 客户编码ALFKI，客户编号 6，订购时间 '2018-12-17' */
insert into orders (OrderID,CustomerID,EmployeeID,OrderDate) values(11088,'ALFKI',6,'2018-12-17');
/* f.订购产品： 订单ID=11088, 产品ID=13，单价=6，数量=10，折扣=0.1 */
insert into orderdetails values(11088,13,6,10,0.1);
/* h.更新库存 */
update products set unitsinstock = unitsinstock - 10 where productid=13;
/* f.订购产品：订单ID=11088, 产品ID=18，单价=62.5，数量=15，折扣=0.13 */
insert into orderdetails values(11088,18,62.5,15,0.13);
/* h.更新库存 */
update products set unitsinstock = unitsinstock - 15 where productid=E18; /* 破坏性 错误无 E18*/
commit; /* 提交 */
end //
Delimiter ;
测试事务
测试用例： 在更新库存中出错 productid=E18,
预期：在订单表中撤销订单号及相关信息， 在订单细节表中撤销订购的产品信息，在产品表中恢复原来的库存。
执行存储过程之前（事务发生前 检查产品库存： productid 13 库存 24; productid18 库存 42;
select unitsinstock from products where productid=13;
select unitsinstock from products where productid=18;
调用存储过程 call transp();
检查与预期是否一致？将会报错，但是将出现不一致的情况。
select * from orderdetails where orderid=11088 and productid=13;
select * from orderdetails where orderid=11088 and productid=18;
不一致需要逐条小心地恢复 (还必须考虑删除顺序）
update products set unitsinstock = unitsinstock + 10 where productid=13;
delete from orderdetails where orderid=11088;
delete from orders where orderid=11088;
3. 错误回滚 rollback
加入一条 错误处理标记 declare CONTINUE HANDLER FOR SQLEXCEPTION SET t_err = 1;
if t_err =1 then
Rollback; /* 有sql 错误 回滚 */
else
commit; /* 无 sql 错误 提交 */
end if;
将存储过程改造为：
Delimiter //
Create Procedure transp1()
Begin
declare t_err int default 0;
declare CONTINUE HANDLER FOR SQLEXCEPTION SET t_err = 1;
Start Transaction;
insert into orders (OrderID,CustomerID,EmployeeID,OrderDate) values(11088,'ALFKI',6,'2018-12-10');
/* 订单ID=11088, 产品ID=13，单价=6，数量=10，折扣=0.1 */
insert into orderdetails values(11088,13,6,10,0.1);
update products set unitsinstock = unitsinstock - 10 where productid=13;
/* 订单ID=11088, 产品ID=18，单价=62.5，数量=15，折扣=0.13 */
insert into orderdetails values(11088,18,62.5,15,0.13);
update products set unitsinstock = unitsinstock - 15 where productid=E18; /* 错误无 E18*/
if t_err =1 then
Rollback; /* 有sql 错误 回滚 */
else
commit; /* 无 sql 错误 提交 */
end if;
end //
Delimiter ;
执行此存储过程
call transp1();
按上面的方法测试事务。
（五）扩展实验
根据上述思路，在Java 程序中实现事务。
- 实验结果分析及总结
实验结果分析：实验结果都在预期范围之内；总结：学会 SELECT[ALL|DISTINCT]<目标列表达式〉[，<目标列表达式〉]...
FROM<表名或视图名〉[，<表名或视图名〉]...
[WHERE<条件表达式>]
[GROUP BY<列名1〉[HAVING<条件表达式>]]
[ORDERBY<列名2〉[ASC|DESC]]等用法。
)
)
