Spring事务管理全面分析
2019年06月12日 20:34:14 知性人 阅读数 2020 标签： Spring 事务管理 更多
个人分类： Spring
本次小编将分享 Spring 简单而强大的事务管理功能，包括编程式事务和声明式事务。希望通过对本章的学习，您将能够理解 Spring 事务管理的本质，并灵活运用之。
前提条件
本文章需要您已经掌握了 Java 基础知识，并对 Spring 有一定了解。您还需要具备基本的事务管理的知识，比如：事务的定义，隔离级别的概念，等等。本文将直接使用这些概念而不做详细解释。另外，您最好掌握数据库的基础知识，虽然这不是必须。
Spring 事务属性分析
什么是事物
事务管理对于企业应用而言至关重要。它保证了用户的每一次操作都是可靠的，即便出现了异常的访问情况，也不至于破坏后台数据的完整性。就像银行的自助取款机，通常都能正常为客户服务，但是也难免遇到操作过程中机器突然出故障的情况，此时，事务就必须确保出故障前对账户的操作不生效，就像用户刚才完全没有使用过取款机一样，以保证用户和银行的利益都不受损失。
简单来说：事物指的是逻辑上的一组操作，这组操作要么全部成功，要么全部失败。
在 Spring 中，事务是通过 TransactionDefinition 接口来定义的。该接口包含与事务属性有关的方法。具体代码所示：
TransactionDefinition 接口源码：
public interface TransactionDefinition {
// 若当前线程不存在事务中, 则开启一个事务, 若当前存在事务, 则加入其中
int PROPAGATION_REQUIRED = 0;
// 若当前存在事务, 则加入到事务中, 若不存在, 则以非事务的方式运行
int PROPAGATION_SUPPORTS = 1;
// 若有事务, 则用当前的事务, 若没有, 则直接抛出异常
int PROPAGATION_MANDATORY = 2;
// 若当前存在事务, 则挂起事务, 若当前不存在事务, 则开启一个新事务运行
int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3;
// 不支持以事务的方式运行, 若当前存在事务, 则将当前的事务挂起
int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4;
// 不支持事务, 若当前线程含有事务, 则直接抛出异常
int PROPAGATION_NEVER = 5;
// 这个时在原来的事务中通过 savepoint 的方式 开启一个局部事务
int PROPAGATION_NESTED = 6;
// 默认隔离级别
int ISOLATION_DEFAULT = -1;
// read_uncommitted 级别
int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED;
// READ_COMMITTED 级别
int ISOLATION_READ_COMMITTED = Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED;
// REPEATABLE_READ 级别
int ISOLATION_REPEATABLE_READ = Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ;
// SERIALIZABLE 级别
int ISOLATION_SERIALIZABLE = Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE;
// 默认超时时间
int TIMEOUT_DEFAULT = -1;
// 获取传播行为
int getPropagationBehavior();
// 获取隔离级别
int getIsolationLevel();
// 获取超时时间
int getTimeout();
// 事务是否是只读模式
boolean isReadOnly();
// 返回事务的名字
String getName();
}
也许你会奇怪，为什么接口只提供了获取属性的方法，而没有提供相关设置属性的方法。其实道理很简单，事务属性的设置完全是程序员控制的，因此程序员可以自定义任何设置属性的方法，而且保存属性的字段也没有任何要求。唯一的要求的是，Spring 进行事务操作的时候，通过调用以上接口提供的方法必须能够返回事务相关的属性取值。
事物的特性
- 原子性：事物是一个不可分割的工作单位，事物中的操作要么都发生，要么都不发生
- 一致性：事物前后数据的完整性必须保持一致
- 隔离性：指多个用户并发访问数据库时，一个用户的事物不能被其他用户的事物所干扰，多个并发事物之间数据要相互隔离。
- 持久性：一个事物一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。
事务隔离级别
隔离级别是指若干个并发的事务之间的隔离程度。TransactionDefinition 接口中定义了五个表示隔离级别的常量：
- TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT：这是默认值，表示使用底层数据库的默认隔离级别。对大部分数据库而言，通常这值就是TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED。
- TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：该隔离级别表示一个事务可以读取另一个事务修改但还没有提交的数据。该级别不能防止脏读和不可重复读，因此很少使用该隔离级别。
- TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED：该隔离级别表示一个事务只能读取另一个事务已经提交的数据。该级别可以防止脏读，这也是大多数情况下的推荐值。
- TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ：该隔离级别表示一个事务在整个过程中可以多次重复执行某个查询，并且每次返回的记录都相同。即使在多次查询之间有新增的数据满足该查询，这些新增的记录也会被忽略。该级别可以防止脏读和不可重复读。
- TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE：所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。
至于事务隔离级别，小编在这里不做介绍了，想了解的朋友请看MySQL事务隔离级别
事务传播行为
所谓事务的传播行为是指，如果在开始当前事务之前，一个事务上下文已经存在，此时有若干选项可以指定一个事务性方法的执行行为。在TransactionDefinition定义中包括了如下几个表示传播行为的常量：
- TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则创建一个新的事务。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW：创建一个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER：以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则抛出异常。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED：如果当前存在事务，则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行；如果当前没有事务，则该取值等价于TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED。
这里需要指出的是，前面的六种事务传播行为是 Spring 从 EJB 中引入的，他们共享相同的概念。而 PROPAGATION_NESTED是 Spring 所特有的。以 PROPAGATION_NESTED 启动的事务内嵌于外部事务中（如果存在外部事务的话），此时，内嵌事务并不是一个独立的事务，它依赖于外部事务的存在，只有通过外部的事务提交，才能引起内部事务的提交，嵌套的子事务不能单独提交。如果熟悉 JDBC 中的保存点（SavePoint）的概念，那嵌套事务就很容易理解了，其实嵌套的子事务就是保存点的一个应用，一个事务中可以包括多个保存点，每一个嵌套子事务。另外，外部事务的回滚也会导致嵌套子事务的回滚。
事务超时
所谓事务超时，就是指一个事务所允许执行的最长时间，如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。在 TransactionDefinition 中以 int 的值来表示超时时间，其单位是秒。
事务的只读属性
事务的只读属性是指，对事务性资源进行只读操作或者是读写操作。所谓事务性资源就是指那些被事务管理的资源，比如数据源、 JMS 资源，以及自定义的事务性资源等等。如果确定只对事务性资源进行只读操作，那么我们可以将事务标志为只读的，以提高事务处理的性能。在 TransactionDefinition 中以 boolean 类型来表示该事务是否只读。
事务的回滚规则
通常情况下，如果在事务中抛出了未检查异常（继承自 RuntimeException 的异常），则默认将回滚事务。如果没有抛出任何异常，或者抛出了已检查异常，则仍然提交事务。这通常也是大多数开发者希望的处理方式，也是 EJB 中的默认处理方式。但是，我们可以根据需要人为控制事务在抛出某些未检查异常时任然提交事务，或者在抛出某些已检查异常时回滚事务。
Spring 事务管理 API 分析
Spring事物管理高层抽象主要包括3个接口：
- PlatformTransactionManager（事务管理器）
- TransactionDefinition（事物定义信息）
- TransactionStatus（事物具体运行状态）
PlatformTransactionManager： 这个接口中定义了 Spring 执行事务的主方法：
public interface PlatformTransactionManager {
// 开始事务
TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException;
// 提交事务
void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
// 回滚事务
void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}
根据底层所使用的不同的持久化 API 或框架，PlatformTransactionManager 的主要实现类大致如下：
- DataSourceTransactionManager：适用于使用JDBC和iBatis进行数据持久化操作的情况。
- HibernateTransactionManager：适用于使用Hibernate进行数据持久化操作的情况。
- JpaTransactionManager：适用于使用JPA进行数据持久化操作的情况。
- 另外还有JtaTransactionManager 、JdoTransactionManager、JmsTransactionManager等等。
如果我们使用JTA进行事务管理，我们可以通过 JNDI 和 Spring 的 JtaTransactionManager 来获取一个容器管理的 DataSource。JtaTransactionManager 不需要知道 DataSource 和其他特定的资源，因为它将使用容器提供的全局事务管理。而对于其他事务管理器，比如DataSourceTransactionManager，在定义时需要提供底层的数据源作为其属性，也就是 DataSource。与 HibernateTransactionManager 对应的是 SessionFactory，与 JpaTransactionManager 对应的是 EntityManagerFactory 等等。
TransactionDefinition： 该接口在前面已经介绍过，它用于定义一个事务。它包含了事务的静态属性，比如：事务的隔离级别、事务传播行为、超时时间等等。
Spring 为我们提供了一个默认的实现类：DefaultTransactionDefinition，该类适用于大多数情况。如果该类不能满足需求，可以通过实现 TransactionDefinition 接口来实现自己的事务定义。
TransactionStatus
PlatformTransactionManager.getTransaction(…) 方法返回一个 TransactionStatus 对象。返回的TransactionStatus 对象可能代表一个新的或已经存在的事务（如果在当前调用堆栈有一个符合条件的事务）。TransactionStatus 接口提供了一个简单的控制事务执行和查询事务状态的方法。该接口代码所示：
TransactionStatus 接口中定义的主要方法：
public interface TransactionStatus{
//返回当前事务是否是新的;否则，将参与现有事务，或者可能根本不在实际事务中运行。
boolean isNewTransaction();
//只设置事务回滚。这指示事务管理器，事务的唯一可能结果可能是回滚，作为抛出异常的替代方法，而异常反过来又会触发回滚。
void setRollbackOnly();
//返回事务是否被标记为仅回滚
boolean isRollbackOnly();
}
编程式事务管理
在 Spring 出现以前，编程式事务管理对基于 POJO 的应用来说是唯一选择。用过 Hibernate 的人都知道，我们需要在代码中显式调用beginTransaction()、commit()、rollback()等事务管理相关的方法，这就是编程式事务管理。
Spring提供了对编程式事务和声明式事务的支持，编程式事务允许用户在代码中精确定义事务的边界，而声明式事务（基于AOP）有助于用户将操作与事务规则进行解耦。
简单地说：
- 编程式事务侵入到了业务代码里面，但是提供了更加详细的事务管理
- 声明式事务由于基于AOP，所以既能起到事务管理的作用，又可以不影响业务代码的具体实现。
Spring提供两种方式的编程式事务管理，分别是：使用TransactionTemplate和直接使用PlatformTransactionManager。
采用TransactionTemplate和采用其他Spring模板，如JdbcTempalte和HibernateTemplate是一样的方法。它使用回调方法，把应用程序从处理取得和释放资源中解脱出来。如同其他模板，TransactionTemplate是线程安全的。代码片段：
TransactionTemplate tt = new TransactionTemplate(); // 新建一个TransactionTemplate
Object result = tt.execute(
new TransactionCallback(){
public Object doTransaction(TransactionStatus status){
updateOperation();
return resultOfUpdateOperation();
}
}); // 执行execute方法进行事务管理
TransactionCallback 接口有一个子接口 TransactionCallbackWithoutResult，该接口中定义了一个 doInTransactionWithoutResult() 方法，TransactionCallbackWithoutResult 接口主要用于事务过程中不需要返回值的情况。当然，对于不需要返回值的情况，我们仍然可以使用 TransactionCallback 接口，并在方法中返回任意值即可。
DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager = new DataSourceTransactionManager(); //定义一个某个框架平台的TransactionManager，如JDBC、Hibernate
dataSourceTransactionManager.setDataSource(this.getJdbcTemplate().getDataSource()); // 设置数据源
DefaultTransactionDefinition transDef = new DefaultTransactionDefinition(); // 定义事务属性
transDef.setPropagationBehavior(DefaultTransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED); // 设置传播行为属性
TransactionStatus status = dataSourceTransactionManager.getTransaction(transDef); // 获得事务状态
try {
// 数据库操作
dataSourceTransactionManager.commit(status);// 提交
} catch (Exception e) {
dataSourceTransactionManager.rollback(status);// 回滚
}
声明式事务管理
Spring 的声明式事务管理在底层是建立在 AOP 的基础之上的。其本质是对方法前后进行拦截，然后在目标方法开始之前创建或者加入一个事务，在执行完目标方法之后根据执行情况提交或者回滚事务。
基于 TransactionInterceptor 的声明式事务管理
最初，Spring 提供了 TransactionInterceptor 类来实施声明式事务管理功能。先看配置文件：
基于 TransactionInterceptor 的事务管理示例配置文件
<bean id="transactionInterceptor"
class="org.springframework.transaction.interceptor.TransactionInterceptor">
<property name="transactionManager" ref="transactionManager"/>
<property name="transactionAttributes">
<props>
<prop key="transfer">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
</props>
</property>
</bean>
<bean id="bankServiceTarget"
class="footmark.spring.core.tx.declare.origin.BankServiceImpl">
<property name="bankDao" ref="bankDao"/>
</bean>
<bean id="bankService"
class="org.springframework.aop.framework.ProxyFactoryBean">
<property name="target" ref="bankServiceTarget"/>
<property name="interceptorNames">
<list>
<idref bean="transactionInterceptor"/>
</list>
</property>
</bean>
首先，我们配置了一个 TransactionInterceptor 来定义相关的事务规则，他有两个主要的属性：一个是 transactionManager，用来指定一个事务管理器，并将具体事务相关的操作委托给它；另一个是 Properties 类型的 transactionAttributes 属性，它主要用来定义事务规则，该属性的每一个键值对中，键指定的是方法名，方法名可以使用通配符，而值就表示相应方法的所应用的事务属性。
指定事务属性的取值有较复杂的规则，这在 Spring 中算得上是一件让人头疼的事。具体的书写规则如下：
传播行为 [，隔离级别] [，只读属性] [，超时属性] [不影响提交的异常] [，导致回滚的异常]
- 1
基于 TransactionProxyFactoryBean 的声明式事务管理
前面的声明式事务虽然好，但是却存在一个非常恼人的问题：配置文件太多。
为了缓解这个问题，Spring 为我们提供了 TransactionProxyFactoryBean，用于将TransactionInterceptor 和 ProxyFactoryBean 的配置合二为一：
<bean id="bankServiceTarget"
class="footmark.spring.core.tx.declare.classic.BankServiceImpl">
<property name="bankDao" ref="bankDao"/>
</bean>
<bean id="bankService"
class="org.springframework.transaction.interceptor.TransactionProxyFactoryBean">
<property name="target" ref="bankServiceTarget"/>
<property name="transactionManager" ref="transactionManager"/>
<property name="transactionAttributes">
<props>
<prop key="transfer">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
</props>
</property>
</bean>
这样子是减少了proxy的代码，但是每个service还是需要一个配置。所以我们可以使用自动代理的配置，这样子就减少了大量的配置。也应该是最常用的。
!-- Spring事务管理 -->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
<property name="dataSource" ref="dataSource" />
</bean>
<!-- 配置事务的传播特性 -->
<bean id="baseTransactionProxy" class="org.springframework.transaction.interceptor.TransactionProxyFactoryBean" abstract="true" >
<property name="transactionManager" ref="transactionManager" />
<property name="transactionAttributes">
<props>
<prop key="add*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
<prop key="edit*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
<prop key="remove*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
<prop key="insert*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
<prop key="update*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
<prop key="del*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
<prop key="*">readOnly</prop>
</props>
</property>
</bean>
如此一来，配置文件与先前相比简化了很多。我们把这种配置方式称为 Spring 经典的声明式事务管理。相信在早期使用 Spring 的开发人员对这种配置声明式事务的方式一定非常熟悉。
但是，显式为每一个业务类配置一个 TransactionProxyFactoryBean 的做法将使得代码显得过于刻板，为此我们可以使用自动创建代理的方式来将其简化，使用自动创建代理是纯 AOP 知识，请读者参考相关文档，不在此赘述。
前面两种声明式事务配置方式奠定了 Spring 声明式事务管理的基石。在此基础上，Spring 2.x 引入了 命名空间，结合使用 命名空间，带给开发人员配置声明式事务的全新体验，配置变得更加简单和灵活。另外，得益于 命名空间的切点表达式支持，声明式事务也变得更加强大。
基于 的事务管理示例配置文件:
<bean id="bankService"
class="footmark.spring.core.tx.declare.namespace.BankServiceImpl">
<property name="bankDao" ref="bankDao"/>
</bean>
<tx:advice id="bankAdvice" transaction-manager="transactionManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="transfer" propagation="REQUIRED"/>
</tx:attributes>
</tx:advice>
<aop:config>
<aop:pointcut id="bankPointcut" expression="execution(* *.transfer(..))"/>
<aop:advisor advice-ref="bankAdvice" pointcut-ref="bankPointcut"/>
</aop:config>
除了基于命名空间的事务配置方式，Spring 2.x 还引入了基于 Annotation 的方式，具体主要涉及@Transactional 标注。@Transactional 可以作用于接口、接口方法、类以及类方法上。当作用于类上时，该类的所有 public 方法将都具有该类型的事务属性，同时，我们也可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public boolean transfer(Long fromId， Long toId， double amount) {
return bankDao.transfer(fromId， toId， amount);
}
但是使用这种我们就必须启用tx的annotation:
<tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>
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总结：
编程式事务：所谓编程式事务指的是通过编码方式实现事务，即类似于JDBC编程实现事务管理。管理使用TransactionTemplate或者直接使用底层的PlatformTransactionManager。对于编程式事务管理，spring推荐使用TransactionTemplate。
声明式事务：管理建立在AOP之上的。其本质是对方法前后进行拦截，然后在目标方法开始之前创建或者加入一个事务，在执行完目标方法之后根据执行情况提交或者回滚事务。声明式事务最大的优点就是不需要通过编程的方式管理事务，这样就不需要在业务逻辑代码中掺杂事务管理的代码，只需在配置文件中做相关的事务规则声明(或通过基于@Transactional注解的方式)，便可以将事务规则应用到业务逻辑中。
显然声明式事务管理要优于编程式事务管理，这正是spring倡导的非侵入式的开发方式。
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声明式事务管理使业务代码不受污染，一个普通的POJO对象，只要加上注解就可以获得完全的事务支持。和编程式事务相比，声明式事务唯一不足地方是，后者的最细粒度只能作用到方法级别，无法做到像编程式事务那样可以作用到代码块级别。但是即便有这样的需求，也存在很多变通的方法，比如，可以将需要进行事务管理的代码块独立为方法等等。
参考文献：
https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/opensource/os-cn-spring-trans/index.html
https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-master-spring-transactional-use/index.html