Мир InterBase. Архитектура, администрирование и разработка приложений баз данных в InterBase/FireBird/Yaffil - А Ковязин

Понятие транзакции как логического блока операций, которым можно оперировать как единым целым при подтверждении/отмене результатов, очень популярно среди программистов-разработчиков баз данных. Оно позволяет объяснить большинство феноменов, которые происходят в приложениях баз данных и в то же время достаточно простое для интуитивного понимания.

В сущности, это определение абсолютно верно для всех случаев жизни, но в то же время оно не подчеркивает некоторых важных особенностей транзакций, которые могут проявиться в самый неподходящий момент и удивить даже опытного разработчика. Чтобы разобраться в сущности транзакций в InterBase, нам придется пойти дальше этого простого определения и углубиться в тонкости.

Прежде всего давайте внесем важное уточнение в определение транзакции:

Транзакция - это механизм, позволяющий объединять различные действия в логические блоки и обеспечить возможность принимать решения об успешности действий всего блока операций в целом

Обратите внимание на смещение акцента в определении: "транзакция - это механизм..."! Именно от представления о транзакции как о механизме, выполняющем определенные функции, мы и будем отталкиваться в дальнейших рассуждениях.

Давайте разберемся в некоторых фактах, которые необходимо знать для того, чтобы двигаться дальше в понимании транзакций.

* Механизм транзакций обязательно используется для ВСЕХ операций в базе данных (о некоторых особых случаях будет рассказано ниже). Возможно, некоторые разработчики, пользующиеся высокоуровневыми инструментами разработки приложений баз данных, могут заявить, что они никогда не применяли транзакции и не видят в них нужды. Но это всего лишь означает, что всю работу по управлению транзакциями брал на себя инструмент разработки (и вряд ли он управлял ими достаточно эффективно!).

* Сочетание слов "логический блок" напоминает нам, что транзакции изначально задумывались и реализовывались как механизм управления бизнес- логикой в базах данных. Это означает, что объединением некоторой последовательности операций в транзакцию управляет клиентское приложение базы данных (а в конечном итоге - пользователь).

* Подтверждение или отмена результатов операций, объединенных одной транзакцией, не означает, что все эти операции выполнились успешно (или закончились ошибкой). Подтверждение транзакции - это решение о том, что следует оставить в базе данных результаты работы всех операций, входящих в транзакцию, вне зависимости от того, как они закончились. Если клиентское приложение (фактически человек-пользователь) решило подтвердить результаты транзакции, то при этом подтвердятся результаты всех успешных действий (а у неуспешных действий просто не будет результатов, поэтому произойдет лишь формальное подтверждение). Если клиентское приложение решило откатить транзакцию, то все результаты всех действий и успешные, и неуспешные, будут аннулированы.

Хочется отметить, что начинающие пользователи часто ставят знак равенства между подтверждением транзакции и успешностью проведенных в ее рамках действий. На самом деле здесь нет четкой связи - решение о подтверждении транзакции принимается на основании логики клиентского приложения (проще говоря, зависит от произвола пользователя). Да, обычно если все операции в транзакции прошли успешно, то транзакция подтверждается и все полученные результаты "узакониваются", но такое поведение не является обязательным. Ведь ничто не должно мешать пользователю отменить результаты успешных операций, исходя из каких-то своих высших соображений.

Пора разобраться в понятиях подтверждения ("узаконивания") и отмены (отката) транзакций. Следующий раздел внесет ясность в этот вопрос.

Изолированность транзакций

Давайте углубимся в рассмотрение того, зачем нужны транзакции в базе данных. Пример с переводом денег дает верную подсказку, представляя транзакцию как некоторый черный ящик, в котором производятся действия над содержимым базы данных. В этот ящик нельзя заглянуть до того, как транзакция завершится подтверждением или откатом. Если бы сумели все-таки заглянуть "внутрь" транзакции, в контексте которой осуществляется перевод денег, то увидели бы печальную картину, что-то вроде того, что: деньги уже ушли с одного счета, но на другой не пришли, или, наоборот, пришли, но "размножились" и существуют сразу на обоих счетах. Другими словами, "внутри" транзакции база данных в какие-то моменты находится в неправильном с точки зрения бизнес-логики состоянии Такое неправильное состояние называется "нецелостным", а правильное соответственно - "целостным".

Целостное состояние базы данных - состояние, в котором база данных содержит корректную информацию, соответствующую правилам бизнес-логики, применяющимся в данном принижении

Отсюда следует еще одно определение транзакции:

Транзакция - механизм, позволяющий переводить базу данных из одного целостного состояния в другое

Обратите внимание на слово "позволяющий": оно подчеркивает потенциальность возможностей механизма транзакций по обеспечению целостности базы данных.

Во время выполнения транзакции результаты операций, выполняющихся в ее контексте, невидимы для остальных пользователей, вплоть до момента подтверждения. Учитывая то, что все действия выполняются в контексте транзакций, то можно утверждать следующее: результаты операций, выполняющихся в контексте одной транзакции, невидимы для операций, осуществляющихся в контексте других транзакций.

Конечно, это только в идеальном случае, когда транзакции полностью изолированы. В реальности добиться такого трудно из-за сокращения числа одновременно выполняемых транзакций, работающих с общими данными. Поэтому для каждой транзакции предусматривается уровень изоляции, выбираемый как компромисс между снижением производительности и допустимым нарушением изолированности

Давайте поясним эти мысли с помощью такого примера.

Предположим, у нас есть документ, разные части которого хранятся в нескольких таблицах - таблице заголовка и нескольких таблицах-подробностях. Очевидно, что документ должен существовать только как целостная сущность, у которой заполнены параметры заголовка и корректно определены данные в таблицах-подробностях. Также очевидно, что процесс составления документа может быть достаточно длительным - сначала пользователь введет заголовок, затем заполнит содержание и т. д. В то же время, другие пользователи должны увидеть документ в целостном виде, т. е. не может быть документа без заголовка или с некорректными данными.

В данном примере транзакция начинается в момент начала создания/редактирования документа и заканчивается после окончания этого редактирования, т. е. тогда, когда пользователь, редактирующий документ, сочтет, что документ находится в целостном состоянии.

Следует четко понимать отличия двух понятий - изолированности, когда одна транзакция не видит изменения, совершаемые в контексте другой (причем это настраивается уровнями изоляции), и целостности, когда состояние всей базы (а не с точки зрения какой-то отдельной транзакции) после завершения транзакции всегда должно соответствовать всем ограничениям предметной области (правилам бизнес-логики). В течение выполнения транзакции в принципе возможны нарушения целостности.

В результате все остальные пользователи в базе данных видят документ только в целостном состоянии, соответствующем правилам бизнес-логики для данной задачи.

Таким образом, можно сформулировать наиболее общее определение механизма транзакций:

Транзакция - это механизм, позволяющий объединять различные действия в логические блоки и обеспечить возможность принимать решения об успешности действий всего блока операций в целом. Логические блоки операций осуществляют перевод базы данных из одного целостного состояния, соответствующего бизнес-правилам задачи, в другое целостное состояние. Механизм транзакций служит для обеспечения изоляции изменений, совершаемых операциями в контексте одной транзакции, от операций в других транзакциях.

Можно считать, что это определение достаточно точно отражает понятие транзакции. Это определение применимо для всех реляционных СУБД. Однако предметом рассмотрения данной книги является InterBase, поэтому в следующих разделах мы будем рассматривать конкретные особенности механизма транзакций именно в InterBase.

Механизм транзакций в InterBase

Надо сказать, что реализация транзакций в InterBase отличается от реализации транзакции в большинстве других СУБД. Это связано с особой архитектурой баз данных InterBase, именуемой Multi Generation Architecture (MGA) - многоверсионной архитектурой.