Spring系列.事务管理原理简析

Spring的事务管理功能能让我们非常简单地进行事务管理。只需要进行简单的两步配置即可：

step1：开启事务管理功能

@Configuration
//@EnableTransactionManagement注解有以下几个属性
//proxyTargetClass属相：指定事务的AOP是通过JDK动态代理实现，还是CGLIB动态代理实现。true的话是CGLIB，false的话是JDK动态代理
//                     需要注意的是这个属性只有在AdviceMode设置成AdviceMode.PROXY的情况下才会生效，加入使用ASPECTJ这AOP框架的话，这个属性就失效了。
//                     另外，这个属性的设定可能会影响其他需要动态代理的类。比如说将这个属性设置成true，@Async注解的方法也会使用CGLIB生成代理类。
//                     但是总的来说，这个属性的设置不会造成什么负面影响，毕竟JDK动态代理和CGLIB动态代理都能实现我们的需求

//mode属性:Spring提供的AOP功能有两种实现方式，一种是Spring自带的AOP功能，主要靠JDK代理和CGLIB代理实现，另外一种是通过第三方框架ASPECTJ实现。这个选项
//        就是设定Spring用哪种方式提供AOP功能。AdviceMode.PROXY表示用Spring自带的AOP功能，AdviceMode.ASPECTJ表示使用AdviceMode提供AOP功能。
//        需要注意的是Spring自带的AOP功能不支持本地调用的代理功能，也就是说同一个类中的方法互相调用不会“触发”代理方法。如果想让自调用触发代理，可以考虑使用ASPECTJ。

//order属性：表示当一个连接点（方法）被切多次时（也就是说有多个Advice和连接点关联），这些连接点的执行顺序。
@EnableTransactionManagement
public class TxConfig {
}

step2:在需要事务管理的方法上添加@Transactional注解

@Override
@Transactional
public int saveSysUser(SysUser user) {
    int i = sysUserMapper.insert(user);
    return i;
}

整个使用流程就这么简单。这篇博客就来简单分析下Spring是怎么实现事务管理的。

对事务管理进行AOP的过程

Spring的很多功能都是通过AOP功能实现的，事务管理也是。我们之前的文章分析过Spring基础AOP实现的原理。这边再简单提下Spring实现AOP的
原理：

Spring基础的AOP功能的开关是@EnableAspectJAutoProxy，这个注解注册了一个Bean——AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator，这个Bean才是实现AOP功能的关键。
这个Bean实现了InstantiationAwareBeanPostProcessor接口（这个接口是BeanPostProcessor的子接口）。熟悉Spring的读者知道，实现BeanPostProcessor接口的Bean
会在其他Bean初始化之前初始，然后在其他Bean初始化的时候，BeanPostProcessor的实现会对这些Bean进行“加工处理”。

这边AnnotationAwareAspectJAutoProxyCreator就承担了加工处理类的角色。这个Bean在其他Bean初始化前后会判断这个Bean中的方法是不是有对应的Advice，如果有的话就会
通过动态代理的方式生成动态代理类将通知织入进去。

我们发现开启事务管理的方式和开启AOP功能的方式很像，也是通过Enable注解开启。所以很自然就猜想事务管理是不是也是通过BeanPostProcessor的方式实现的。带着这个猜想去看下@EnableTransactionManagement注解。

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(TransactionManagementConfigurationSelector.class)
public @interface EnableTransactionManagement {

	boolean proxyTargetClass() default false;
	AdviceMode mode() default AdviceMode.PROXY;
	int order() default Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}

看到上面的代码，我们很自然的会去看TransactionManagementConfigurationSelector的代码。Spring有两种方式提供AOP功能，一种是自带的动态代理的功能，一种是
通过ASPECTJ的方式提供。这边主要讨论Spring自带的AOP功能。

protected String[] selectImports(AdviceMode adviceMode) {
    switch (adviceMode) {
        //用代理的方式实现事务管理的AOP功能
        case PROXY:
            return new String[] {AutoProxyRegistrar.class.getName(),
                    ProxyTransactionManagementConfiguration.class.getName()};
        case ASPECTJ:
            return new String[] {determineTransactionAspectClass()};
        default:
            return null;
    }
}

上面的代码中，我们主要关注PROXY这个case中的方法。这个case中注册了两个类：AutoProxyRegistrar和ProxyTransactionManagementConfiguration。

首先我们来看AutoProxyRegistrar这个类，层层点进入，我们发现这个类最终就是注册了InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator这个类。仔细看InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator
这个类实现的接口的话，你会发现这个类也是BeanPostProcesser系列的类。看到这里，我的直觉是事务管理的AOP过程和Spring基础的AOP功能原理可能是一样的。

再仔细看InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator对BeanPostProcesser系列接口的实现，你会发现都是继承的AbstractAutoProxyCreator。看到这个验证了我之前的想法。

下面是Spring对事务管理进行AOP的过程，你会发现和基础的AOP功能是一套代码。

@Override
public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
    if (bean != null) {
        Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
        if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
            return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
        }
    }
    return bean;
}


protected Object wrapIfNecessary(Object bean, String beanName, Object cacheKey) {
    if (StringUtils.hasLength(beanName) && this.targetSourcedBeans.contains(beanName)) {
        return bean;
    }
    if (Boolean.FALSE.equals(this.advisedBeans.get(cacheKey))) {
        return bean;
    }
    if (isInfrastructureClass(bean.getClass()) || shouldSkip(bean.getClass(), beanName)) {
        this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
        return bean;
    }

    // Create proxy if we have advice.
    // 代码1
    // 这边是获取Advice和Advisor的具体代码
    Object[] specificInterceptors = getAdvicesAndAdvisorsForBean(bean.getClass(), beanName, null);
    if (specificInterceptors != DO_NOT_PROXY) {
        this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.TRUE);
        //生成代理类
        Object proxy = createProxy(
                bean.getClass(), beanName, specificInterceptors, new SingletonTargetSource(bean));
        this.proxyTypes.put(cacheKey, proxy.getClass());
        return proxy;
    }

    this.advisedBeans.put(cacheKey, Boolean.FALSE);
    return bean;
}

再来看看ProxyTransactionManagementConfiguration做了些啥？点进源代码你会发现这个类的功能很简单，就是注册了下面几个事务管理相关的基础Bean。

• BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor；
• TransactionAttributeSource；
• TransactionInterceptor。

事务管理的生效过程

上面的章节中讲了Spring是怎么生成事务相关的AOP代理类的。这边来讲下Spring的事务管理是怎么生效的——怎么开启事务，怎么回滚事务，怎么提交事务，Spring中的事务传播
机制是怎么生效的。

这块的代码主要是在TransactionAspectSupport的invokeWithinTransaction方法中（不要问我是怎么找到这段代码的...）。下面讲下这个方法中的几个关键点。

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass,
			final InvocationCallback invocation) throws Throwable {

    // If the transaction attribute is null, the method is non-transactional.
    TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
    //获取TransactionAttribute，这个类主要是@Transactional注解的配置信息
    final TransactionAttribute txAttr = (tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null);
    //确认事务管理器
    final TransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);

    if (this.reactiveAdapterRegistry != null && tm instanceof ReactiveTransactionManager) {
        ReactiveTransactionSupport txSupport = this.transactionSupportCache.computeIfAbsent(method, key -> {
            if (KotlinDetector.isKotlinType(method.getDeclaringClass()) && KotlinDelegate.isSuspend(method)) {
                throw new TransactionUsageException(
                        "Unsupported annotated transaction on suspending function detected: " + method +
                        ". Use TransactionalOperator.transactional extensions instead.");
            }
            ReactiveAdapter adapter = this.reactiveAdapterRegistry.getAdapter(method.getReturnType());
            if (adapter == null) {
                throw new IllegalStateException("Cannot apply reactive transaction to non-reactive return type: " +
                        method.getReturnType());
            }
            return new ReactiveTransactionSupport(adapter);
        });
        return txSupport.invokeWithinTransaction(
                method, targetClass, invocation, txAttr, (ReactiveTransactionManager) tm);
    }

    PlatformTransactionManager ptm = asPlatformTransactionManager(tm);
    final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);

    if (txAttr == null || !(ptm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
        // Standard transaction demarcation with getTransaction and commit/rollback calls.
        TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(ptm, txAttr, joinpointIdentification);

        Object retVal;
        try {
            // This is an around advice: Invoke the next interceptor in the chain.
            // This will normally result in a target object being invoked.
            retVal = invocation.proceedWithInvocation();
        }
        catch (Throwable ex) {
            // target invocation exception
            completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
            throw ex;
        }
        finally {
            cleanupTransactionInfo(txInfo);
        }

        if (vavrPresent && VavrDelegate.isVavrTry(retVal)) {
            // Set rollback-only in case of Vavr failure matching our rollback rules...
            TransactionStatus status = txInfo.getTransactionStatus();
            if (status != null && txAttr != null) {
                retVal = VavrDelegate.evaluateTryFailure(retVal, txAttr, status);
            }
        }

        commitTransactionAfterReturning(txInfo);
        return retVal;
    }else {
        final ThrowableHolder throwableHolder = new ThrowableHolder();

        // It's a CallbackPreferringPlatformTransactionManager: pass a TransactionCallback in.
        try {
            Object result = ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) ptm).execute(txAttr, status -> {
                TransactionInfo txInfo = prepareTransactionInfo(ptm, txAttr, joinpointIdentification, status);
                try {
                    Object retVal = invocation.proceedWithInvocation();
                    if (vavrPresent && VavrDelegate.isVavrTry(retVal)) {
                        // Set rollback-only in case of Vavr failure matching our rollback rules...
                        retVal = VavrDelegate.evaluateTryFailure(retVal, txAttr, status);
                    }
                    return retVal;
                }
                catch (Throwable ex) {
                    if (txAttr.rollbackOn(ex)) {
                        // A RuntimeException: will lead to a rollback.
                        if (ex instanceof RuntimeException) {
                            throw (RuntimeException) ex;
                        }
                        else {
                            throw new ThrowableHolderException(ex);
                        }
                    }
                    else {
                        // A normal return value: will lead to a commit.
                        throwableHolder.throwable = ex;
                        return null;
                    }
                }
                finally {
                    cleanupTransactionInfo(txInfo);
                }
            });

            // Check result state: It might indicate a Throwable to rethrow.
            if (throwableHolder.throwable != null) {
                throw throwableHolder.throwable;
            }
            return result;
        }
        catch (ThrowableHolderException ex) {
            throw ex.getCause();
        }
        catch (TransactionSystemException ex2) {
            if (throwableHolder.throwable != null) {
                logger.error("Application exception overridden by commit exception", throwableHolder.throwable);
                ex2.initApplicationException(throwableHolder.throwable);
            }
            throw ex2;
        }
        catch (Throwable ex2) {
            if (throwableHolder.throwable != null) {
                logger.error("Application exception overridden by commit exception", throwableHolder.throwable);
            }
            throw ex2;
        }
    }
}

事务操作的主要代码都在这个方法中，要详细将这个方法能写很多内容。这边就不详细展开了，大家感兴趣的可以仔细研究下这个方法。

重要类总结

• InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator：事务管理AOP注册
• BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor：Spring事务管理基础Bean
• TransactionAttributeSource：Spring事务管理基础Bean
• TransactionInterceptor：Spring事务管理基础Bean
• TransactionAspectSupport的invokeWithinTransaction方法：事务处理的主要方法

相关注解

如果你仔细看过Spring的相关源代码，会发现Spring的Enable系列的注解都是上面的“套路”，熟悉了@EnableTransactionManagement注解生效的原理，其他注解都是类似的生效规则。比如

• @EnableAsync
• @EnableScheduling

希望大家能做到触类旁通。