20.JDBC 事务和批量

讲讲 JDBC 中如何使用事务 ‍ ‍

什么是事务

数据库事务（Transaction）是由若干个 SQL 语句构成的一个操作序列。数据库系统保证在一个事务中的所有 SQL 要么全部执行成功，要么全部不执行。数据库事务具有 ACID 特性：

• Atomicity：原子性
• Consistency：一致性
• Isolation：隔离性
• Durability：持久性 ‍ 数据库事务可以并发执行，而数据库系统从效率考虑，对事务定义了不同的隔离级别。SQL 标准定义了 4 种隔离级别，分别对应可能出现的数据不一致的情况：

Isolation Level	脏读（Dirty Read）	不可重复读（Non Repeatable Read）	幻读（Phantom Read）
Read Uncommitted	Yes	Yes	Yes
Read Committed	-	Yes	Yes
Repeatable Read	-	-	Yes
Serializable	-	-	-

‍ 对应用程序来说，数据库事务非常重要，很多运行着关键任务的应用程序，都必须依赖数据库事务保证程序的结果正常。

举个例子：假设小明准备给小红支付 100，两人在数据库中的记录主键分别是 123 和 456，那么用两条 SQL 语句操作如下：

UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 123 AND balance >= 100;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 456;

这两条语句必须以事务方式执行才能保证业务的正确性，因为一旦第一条 SQL 执行成功而第二条 SQL 失败的话，系统的钱就会凭空减少 100，而有了事务，要么这笔转账成功，要么转账失败，双方账户的钱都不变。

这里我们不讨论详细的 SQL 事务，那是数据库教程里的内容，本文是讲 JDBC 的。 ‍

JDBC 中的事务

要在 JDBC 中执行事务，本质上就是如何把多条 SQL 包裹在一个数据库事务中执行。我们来看 JDBC 的事务代码：

Connection conn = openConnection();
try {
    // 关闭自动提交:
    conn.setAutoCommit(false);
    // 执行多条 SQL 语句:
    insert(); 
    update(); 
    delete();
    // 提交事务:
    conn.commit();
} catch (SQLException e) {
    // 回滚事务:
    conn.rollback();
} finally {
    conn.setAutoCommit(true);
    conn.close();
}

‍ 代码说明：

1. 开启事务的关键代码是 conn.setAutoCommit(false)，表示关闭自动提交。
2. 提交事务的代码在执行完指定的若干条 SQL 语句后，调用 conn.commit()。
3. 要注意事务不是总能成功，如果事务提交失败，会抛出 SQL 异常（也可能在执行 SQL 语句的时候就抛出了），此时我们必须捕获并调用 conn.rollback() 回滚事务。
4. 最后，在 finally 中通过 conn.setAutoCommit(true) 把 Connection 对象的状态恢复到初始值。 ‍ 实际上，默认情况下，我们获取到 Connection 连接后，总是处于“自动提交”模式，也就是每执行一条 SQL 都是作为事务自动执行的，这也是为什么前面几节我们的更新操作总能成功的原因：因为默认有这种“隐式事务”。

只要关闭了 Connection 的 autoCommit，那么就可以在一个事务中执行多条语句，事务以 commit() 方法结束。 ‍

设定事务的隔离级别

如果要设定事务的隔离级别，可以使用如下代码：

// 设定隔离级别为 READ COMMITTED:
conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED);

如果没有调用上述方法，那么会使用数据库的默认隔离级别。MySQL 默认隔离级别是 REPEATABLE_READ。

JDBC Batch

使用 JDBC 操作数据库的时候，经常会执行一些批量操作：

例如，一次性给会员增加可用优惠券若干，我们可以执行以下 SQL 代码：

INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (123, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (234, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (345, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (456, 'DISCOUNT', '2030-12-31');
...

‍ 实际上执行 JDBC 时，因为只有占位符参数不同，所以 SQL 实际上是一样的：

for (var params : paramsList) {
    PreparedStatement ps = conn.preparedStatement("INSERT INTO coupons (user_id, type, expires) VALUES (?,?,?)");
    ps.setLong(params.get(0));
    ps.setString(params.get(1));
    ps.setString(params.get(2));
    ps.executeUpdate();
}

通过一个循环来执行每个 PreparedStatement 虽然可行，但是性能很低。SQL 数据库对 SQL 语句相同，但只有参数不同的若干语句可以作为 batch 执行，即批量执行，这种操作有特别优化，速度远远快于循环执行每个 SQL。

在 JDBC 代码中，我们可以利用 SQL 数据库的这一特性，把同一个 SQL 但参数不同的若干次操作合并为一个 batch 执行。我们以批量插入为例，示例代码如下：

try (PreparedStatement ps = conn.prepareStatement("INSERT INTO students (name, gender, grade, score) VALUES (?, ?, ?, ?)")) {
    // 对同一个 PreparedStatement 反复设置参数并调用 addBatch():
    for (Student s : students) {
        ps.setString(1, s.name);
        ps.setBoolean(2, s.gender);
        ps.setInt(3, s.grade);
        ps.setInt(4, s.score);
        ps.addBatch(); // 添加到 batch
    }
    // 执行 batch:
    int[] ns = ps.executeBatch();
    for (int n : ns) {
        System.out.println(n + " inserted."); // batch 中每个 SQL 执行的结果数量
    }
}

执行 batch 和执行一个 SQL 不同点在于：

1. 需要对同一个 PreparedStatement 反复设置参数并调用 addBatch()，这样就相当于给一个 SQL 加上了多组参数，相当于变成了“多行”SQL。
2. 第二个不同点是调用的不是 executeUpdate()，而是 executeBatch()，因为我们设置了多组参数，相应地，返回结果也是多个 int 值，因此返回类型是 int[]，循环 int[] 数组即可获取每组参数执行后影响的结果数量。

总结

JDBC 提供了事务的支持，使用 Connection 可以开启、提交或回滚事务。

使用 JDBC 的 batch 操作会大大提高执行效率，对内容相同，参数不同的 SQL，要优先考虑 batch 操作。