2022-06-08：JDBC事务、批量（batch）操作

1、JDBC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，有点类似于Java的synchronized同步。数据库系统保证在同一个事务中的所有SQL要么全部执行成功，要么全部不执行，即数据库事务具有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：

 

对于应用程序而言，数据库事务很重要，很多运行着关键任务的应用程序，都必须依赖数据库事务来保证程序的结果正常。

举例说明：假设A打算给B转账100，A在数据库中的主键为123，B为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，因为如果第一条SQL执行成功而第二条SQL失败，那么系统中的钱会凭空少100，而有了事务就能保证要么转账成功，要么失败双方的钱都不变。

这里我们不讨论详细的SQL事务，如果对SQL事务不熟悉，可以参考SQL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。JDBC的事务代码如下：

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();
}

其中，开启事务的关键代码是conn.setAutoCommit(false)，表示关闭自动提交。提交事务的代码在执行完若干条SQL语句后，调用conn.commit()。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语句时就抛出了），此时我们必须捕获并调用conn.rollback()回滚事务。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，这也是为什么之前几节我们的更新操作总是能成功的原因：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。

如果要设置事务的隔离级别，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的默认隔离级别是REPEATABLE READ。

小结

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

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

 

2、JDBC Batch，批量操作

使用JDBC操作数据库时，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();
}

类似的还有，给每个员工薪水增加10%~30%：

UPDATE employees SET salary = salary * ? WHERE id = ?

通过一个循环来执行每个PreparedStatement虽然可行，但是性能很低。SQL数据库对语句相同，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，我们可以利用该特性，把同一个SQL但是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，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。

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，相应的，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。

小结

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