В Oracle вся схема обработки изменений построена исходя из оптимистичного предположения, что в большинстве случаев чужих блокировок на строках не будет, то есть сам процесс изменения, как правило, происходит по схеме «нашел строкузаблокировал ееизменилстал искать следующую строку».
После успешного наложения блокировки на строку, наша транзакция изменяет значения ее столбцов в соответствии с тем, что написано в конструкции SET предложения UPDATE. После изменения строки наша блокировка на ней остается. Процесс пойдет по таблице дальше, отбирая строки по критерию из WHERE в режиме согласованного чтения, блокируя и меняя их в текущем режиме. В конце концов, таблица кончится, и процесс оставит за собой ее измененные строки с блокировкой на каждой. Так будет для каждого входящего в нашу транзакцию предложения SQL INSERT, UPDATE, DELETE. Никакие другие транзакции изменять заблокированные нами строки не смогутпри своих попытках заблокировать строки пере изменением все они будут переходить в режим ожидания с подпиской на оповещения о снятии наших блокировок. Эти оповещения придут к ним, как только наша транзакция будет зафиксирована или отменена и блокировки снимутся.
В свою очередь, если сами будем ждать возможности установить блокировку из-за чужой транзакции, то рано или поздно чужая активная транзакция будет завершена, в ходе фиксации или отмены все ее блокировки будут сняты. Наш процесс получит об этом сообщение и «отвиснет» для того, чтобы повторно попытаться заблокировать и после определенных проверок изменить строку, на которой он «висел» в ожидании снятия со строки блокировки.
Уровни изоляции транзакции
Каждая транзакция в Oracle выполняется на заданном уровне изоляции, который не меняется на всем протяжении жизни транзакции. Уровень изоляции (isolation level) определяется как степень исключения взаимного влияния транзакций друг на друга.
Всего в Oracle поддерживается три уровня изоляции транзакций:
чтение зафиксированных данных (read committed)любое выполняемое в транзакции предложение SQL видит только зафиксированные данные;
только чтение (read only)в транзакции допускаются только SQL-запросы SELECT, которые видят только зафиксированные данные по состоянию на начало транзакции (все предложения INSERT, UPDATE и DELETE на этом уровне изоляции завершаются с ошибкой);
упорядоченность выполнения (serializable)транзакция полностью изолируются от других транзакций, она выполняется так, как будто параллельных транзакций не существует (если имеется возможность такого выполнения).
Уровень изоляции read only используется, как правило, в отчетных системах для того, чтобы результаты нескольких подряд выполняющихся SQL-запросов соответствовали одному и тому же состоянию базы данных, которое было на начало транзакции. Этот сценарий для программ PL/SQL используется не часто. Использование в программах PL/SQL уровня изоляции serializable на практике встречается тоже очень редко. По этим причинам мы не будем рассматривать уровни изоляции read only и serializable.
Уровень чтения зафиксированных данных (read committed) используется в Oracle по умолчанию. То есть, если не начать транзакцию командой SET TRANSACTION с указанием одного из двух других уровней изоляции, то будет использоваться именно read commited. Этот уровень изоляции транзакций вполне соответствует представлениям на бытовом уровне о параллельной работе нескольких людей с одними и теми же данными:
активно вносишь изменения (находишься в процессе), но пока не зафиксировал и не отменил ихпусть пока другие люди видят старые (неизмененные) версии данные, мало ли что;
внес изменения и зафиксировал ихпусть их увидят другие люди;
внес изменения и потом их отменилдругим людям такие изменения видеть абсолютно незачем.
естественно, что сам свои текущие изменения видишь всегда и без их подтверждения.
По последнему пункту почему-то иногда у обучаемых возникает недопонимание. При вопросе «В столбце тройка, меняю на четверку, транзакцию не фиксирую, делаю SELECTчто увижу?» бывает так, что мнения учебной группы разделяются. Находятся и те, кто считают, что будет тройка. Вообще говоря, на бытовом уровне было бы странно что-то поменять и потом самому этого при следующем обращении не увидеть.
Отдельный SQL-запрос в ходе своего выполнения не испытывает воздействия со стороны других транзакций (не видит внесенные ими изменения), а вот состоящая из таких операторов вся транзакция с уровнем изоляции read commited согласно определению уровня изоляции такому воздействию подвержена. Если в ходе транзакции один SQL-запрос выполнялся и проверял свой критерий отбора на одном «срезе» базы данных из зафиксированных данных, то через некоторое время в этой же транзакции другой SQL-запрос может увидеть отличающийся «срез» с изменениями, сделанными за прошедшее время другими зафиксированными транзакциями. Логичнобыли сделаны подтвержденные изменения, их всем следует увидеть. Результирующая выборка будет при втором выполнении другой. Для иллюстрации всего вышесказанного рассмотрим поведение параллельно выполняющихся транзакций в режиме изоляции read commited, изменяя и читая строки в таблице test:
SQL*Plus первой сессии
t
SQL*Plus второй сессии
Начальное заполнение:
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
1 a
Начальное заполнение:
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
1 a
Пример 1:
начало транзакции
SQL> UPDATE test set at1=2;
1 row updated.
свои изменения видны
(в т.ч.) незафиксированные
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
2 a
транзакция фиксируется
SQL> COMMIT;
Commit complete.
тем более видны изменения
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
2 a
t0
t1
t2
t3
изменения чужой активной
транзакции не видны
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
1 a
изменения зафиксированной
транзакции стали видны
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
2 a
Пример 2:
начало транзакции
SQL> UPDATE test set at1=3;
1 row updated.
свои изменения видны
(в т.ч.) незафиксированные
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
3 a
транзакция отменяется
SQL> ROLLBACK;
Rollback complete.
отмененные изменения не видны
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
2 a
t0
t1
t2
t3
изменения чужой активной
транзакции не видны
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
2 a
о том, что были какие-то
отмененные изменения,
никто и не узнает никогда
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
2 a
Пример 3:
начало транзакции в сессии 1
SQL> UPDATE test set at2=4;
1 row updated.
транзакция фиксируется
блокировка со строки снимается
SQL> COMMIT;
Commit complete.
видна зафиксированная строка
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
4 a
t0
t1
t2
t3
t4
начало транзакции в сессии 2
серверный процесс переходит
в режим ожидания снятия блокировки
SQL*Plus «повисает»
SQL> UPDATE test set at2=5;
получаем сообщение, «отвисаем»
блокируем строку и меняем ее
1 row updated.
видны свои изменения
SQL> SELECT * FROM test;
AT1 A
-
5 a
Транзакции и средства работы с ними являются довольно сложно понимаемым учебным материалом. В том числе, это вызвано и тем, что в книгах по теории баз данных по этой теме написано одно, в разных имеющихся на рынке СУБД (Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2) реализовано другое, причем в книгах про эти СУБД описано далеко не все. Для понимания того, как же все это устроено и работает в Oracle, авторы настоятельно рекомендуют прочитать подряд идущие главы «Блокировка и защелкивание данных», «Параллелизм и многоверсионность», «Транзакции», «Повтор и отмена» книги Томаса Кайта «Oracle для профессионалов. Архитектура, методики программирования и основные особенностей версий 9i, 10g, 11g и 12c» всего около двухсот страниц мелким шрифтом. Текст Кайта предельно понятен и реально просветляет.
Команды управления транзакциями
В языке PL/SQL имеются следующие команды для управления транзакциями, соответствующие аналогичным предложениям SQL (напомним, что по этим командам компилятор PL/SQL размещает в байт-коде предложения SQL):
SET TRANSACTIONустанавливает уровень изоляции транзакции;
COMMITфиксирует транзакцию (сохраняет все внесенные транзакцией изменения данных и снимает все наложенные транзакцией блокировки);
ROLLBACKотменяет транзакцию (отменяет все внесенные транзакцией изменения данных и снимает все наложенные транзакцией блокировки);
SAVEPOINTустанавливает точку сохранения (точкой сохранения называется именованный номер изменения в транзакции, до которого может быть выполнена отмена изменений);
ROLLBACK TO SAVEPOINTотменяет все изменения, внесенные транзакцией после установки указанной точки сохранения и снимает блокировки (сама транзакция при этом остается активной, то есть является транзакцией, которая начата, но и не зафиксирована и для нее не выполнена отмена);
LOCK TABLEблокирует указанную таблицу в заданном режиме.
Приведем пример использования команд для управлениями транзакциями в PL/SQL.
CREATE TABLE tab3 (at1 INTEGER);
INSERT INTO tab3 VALUES(7);
Сначала запускаем анонимный блок в SQL*Plus первой сессии, она «засыпает» на десять секунд («засыпание» обеспечивает процедура SLEEP встроенного пакета DBMS_LOCK). Пока это время не прошло, переключаемся в SQL*Plus второй сессии и запускаем другой анонимный блок, который отрабатывает мгновенно. Через десять секунд «проснется» первая сессия.
SQL*Plus первой сессии
SQL*Plus второй сессии
SQL> DECLARE
2 l_at1 tab3.at1%TYPE;
3 BEGIN
4 SET TRANSACTION READ ONLY;
5 DBMS_LOCK.sleep(10);
6 SELECT at1 INTO l_at1 FROM tab3;
7 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE(l_at1);
8 COMMIT;
9 END;
10 /
7
PL/SQL procedure successfully completed
SQL> DECLARE
2 l_at1 tab3.at1%TYPE;
3 BEGIN
4 UPDATE tab3 SET at1=8;
5 COMMIT;
6 SELECT at1 INTO l_at1 FROM tab3;
7 DBMS_OUTPUT.PUT_LINE(l_at1);
8 END;
9 /
8
PL/SQL procedure successfully completed
Видно, что выставленный для первой транзакции уровень изоляции READ ONLY обеспечил чтение старой версии данных (прочитана семерка), несмотря на то, что данные до их чтения изменены (на восьмерку) зафиксированной транзакцией второй сессии.
Следует помнить, что транзакция состоит из предложений SQL. Вызовы программ на PL/SQL внутри транзакции следует рассматривать как промежуточные. Можно в SQL*Plus начать транзакцию выполнением SQL-предложения UPDATE, после него вызвать программу на PL/SQL, которая выполнит 5 предложений SQL из своего байт-кода, потом подождать полчаса, потом выполнить еще пару SQL-предложений INSERT, потом опять вызвать программу PL/SQL. Все это время транзакция будет являться активной и с точки зрения сервера выполнит 1+5+2+5 предложений SQL. То, что часть из них была выполнена из программ PL/SQL, значения не имеет. Зафиксировать или отменить транзакцию также можно как в программе на PL/SQL, так и в «чистом» SQL.
Точки сохранения для предложений SQL
Выполнение предложений SQL сопровождается установкой ядром Oracle неявных точек сохранения (savepoints) перед каждым предложением по следующей трехэтапной схеме:
неявно SET SAVEPOINT implicit_savepoint;
выполняется предложение SQL, например, UPDATE;
IF SQLerror THEN отмена до implicit_savepoint;
При отмене до неявно установленной точки сохранения отменяются изменения, которые сделаны в ходе обработки предложения SQL до возникновения ошибки. Например, пусть предложение UPDATE изменило две строки, а на третьей произошла ошибканарушено ограничение целостности.
CREATE TABLE tab7 (at1 INTEGER CHECK (at1<=4));
INSERT INTO tab7 VALUES (2);
INSERT INTO tab7 VALUES (3);
INSERT INTO tab7 VALUES (4);
установка неявной точки сохранения
SQL> UPDATE tab7 SET at1=at1+1;
UPDATE tab7 SET at1=at1+1
*
ERROR at line 1:
ORA-02290: check constraint (U1.SYS_C0012475) violated
AT1 пояснение
2 +1 = 3 (3<=4, OK)
3 +1 = 4 (4<=4, OK)
4 +1 = 5 (5>4, Error, отмена до точки сохранения)
Ошибки предложений SQL в транзакции
В языке SQL в рамках одной транзакции изменения, внесенные одними предложениями SQL, не отменяются из-за ошибок других предложений SQL. Если из SQL*Plus в рамках одной транзакции выполнить пять предложений INSERT, из которых два завершатся ошибкой, то в таблице все равно будет три новые строки. Успешное добавление этих трех строк не отменится, они не пропадут, а останутся «изменениями, внесенными активной транзакцией».
SQL> CREATE TABLE transaction_test (a INTEGER);
Table created.
SQL> INSERT INTO transaction_test VALUES(1);
1 row created.
SQL> INSERT INTO transaction_test VALUES(2);
1 row created.
SQL> INSERT INTO transaction_test VALUES(3/0);
INSERT INTO transaction_test VALUES(3/0)
*
ERROR at line 1:
ORA-01476: divisor is equal to zero
SQL> INSERT INTO transaction_test VALUES(4);
1 row created.
SQL> INSERT INTO transaction_test VALUES(5/0);
INSERT INTO transaction_test VALUES(5/0)
ERROR at line 1:
ORA-01476: divisor is equal to zero
SQL> SELECT * FROM transaction_test;
A
1
2
4
В SQL*Plus возникновение ошибок не влияет на статус транзакции, она остается активной и ее можно будет зафиксировать или отменить. Это же верно и для Quest SQL Navigator. Для других программ, выполняющих транзакции в Oracle, действия при возникновении ошибок могут отличаться. Например, для прикладного программного обеспечения (каких-нибудь бухгалтерских программ с GUI на C#, скриптов обсчета данных в базе на Python) программисты часто согласно требованиям бизнес-логики предусматривают отмену транзакции при возникновении первой же ошибки выполнения предложения SQL в ходе транзакции.
Точки сохранения для вызовов PL/SQL
Для вызовов программ PL/SQL внутри транзакции неявная точка сохранения также устанавливается перед передаваемым на выполнение блоком PL/SQL и в случае завершения выполнения блока с ошибкой, все внесенные им изменения данных будут автоматически отменены. То есть в этой части вызываемые блоки PL/SQL обрабатываются аналогично предложениям SQL.
Рассмотрим две ситуации
CREATE TABLE tab4 (a INTEGER);
Ситуация 1: необработанное исключение
Ситуация 2: обработанное исключение
все в рамках одной транзакции
первый блок (успешно)
SQL> BEGIN
2 INSERT INTO tab4 VALUES(1);
3 INSERT INTO tab4 VALUES(2);
4 END;
5 /
PL/SQL procedure successfully completed.
второй блок (с ошибкой)
SQL> BEGIN
2 INSERT INTO tab4 VALUES(3);
3 INSERT INTO tab4 VALUES('abc');
4 END;
5 /
BEGIN
*
ERROR at line 1:
ORA-01722: invalid number
ORA-06512: at line 3
SQL> SELECT * FROM tab4;
A
1
2
все в рамках одной транзакции
первый блок (успешно)
SQL> BEGIN
2 INSERT INTO tab4 VALUES(1);
3 INSERT INTO tab4 VALUES(2);
4 END;
5 /
PL/SQL procedure successfully completed.
второй блок (успешно)
SQL> BEGIN
2 INSERT INTO tab4 VALUES(3);
3 INSERT INTO tab4 VALUES('abc');
4 EXCEPTION
5 WHEN OTHERS THEN NULL;
6 END;
7 /
PL/SQL procedure successfully completed.
SQL> SELECT * FROM tab4;
A
1
2
3
В первой ситуации (есть блок с необработанным исключением):
для второго блока PL/SQL при ошибке выполнения команды INSERT со значением abc произошла отмена до неявной точки сохранения перед INSERT и изменения, внесенные этим предложением, были отменены;
так как во втором блоке PL/SQL нет раздела обработки исключений, то с ошибкой завершился весь блок и произошла отмена к неявно установленной точке сохранения перед ним (в результате была отменено успешное добавление тройки на второй строке кода этого блока);
первый блок PL/SQL выполнился без ошибок; последовавшие потом ошибки второго блока, как и должно быть, никак на внесенные его командами изменения данных не повлияли и обе добавленные в ходе обработки первого блока строки есть в таблице (единица и двойка).
Во второй ситуации (исключение обработано):
точно так же для второго блока PL/SQL при ошибке выполнения предложения INSERT со значением abc произошла отмена к неявной точке сохранения перед INSERT и изменения, внесенные этим предложением, были отменены;
так как во втором блоке есть раздел обработки исключений с OTHERS-обработчиком, то вызов второго блока завершился успешно, без передачи ошибки вызывающей среде, поэтому добавление тройки не отменялось;
после выполнения обоих блоков в таблице tab4 будет три строкидве от первого блока и одна от второго.
Использование именованных точек сохранения
До неявно устанавливаемых внутри активных транзакций точкам сохранения отмена автоматически осуществляется ядром сервера Oracle после неуспешных программных вызовов. До явно устанавливаемых программистом именованным точкам сохранения отмена осуществляется согласно логике обработки ошибок и нестандартных ситуаций. Поэтому отмена до таких точек сохранения тоже должна явно инициироваться программистом. Можно сказать, что точки сохранения своими именами «размечают» активную транзакцию на участки, изменения на которых есть возможность отменить.