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  • Spring 事务概述

     

    本文是我们分布式事务系列的第三篇，这篇文章来和大家捋一捋 Spring 框架中的事务体系。前面两篇文章大家可以参考：

    1. 分布式事务开局第一篇，从数据库事务隔离级别说起
    2. 分布式事务系列第二篇，回顾 Jdbc 事务

    Spring 作为 Java 开发中的基础设施，对于事务也提供了很好的支持，总体上来说，Spring 支持两种类型的事务，声明式事务和编程式事务。

    编程式事务类似于 Jdbc 事务的写法，需要将事务的代码嵌入到业务逻辑中，这样代码的耦合度较高，

    而声明式事务通过 AOP 的思想能够有效的将事务和业务逻辑代码解耦，因此在实际开发中，声明式事务得到了广泛的应用，而编程式事务则较少使用，考虑到文章内容的完整，本文对两种事务方式都会介绍。

    1.核心类

    Spring 中对事务的处理，涉及到三个核心类：

    1. PlatformTransactionManager
    2. TransactionDefinition
    3. TransactionStatus

    这三个核心类是Spring处理事务的核心类。

    1.1 PlatformTransactionManager

    PlatformTransactionManager 是事务处理的核心，它有诸多的实现类，如下：

    3-1

    PlatformTransactionManager 的定义如下：

    public interface PlatformTransactionManager {
    	TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition);
    	void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
    	void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
    }

    可以看到 PlatformTransactionManager 中定义了基本的事务操作方法，这些事务操作方法都是平台无关的，具体的实现都是由不同的子类来实现的。PlatformTransactionManager 中主要有如下三个方法：

    「1.getTransaction()」

    getTransaction() 是根据传入的 TransactionDefinition 获取一个事务对象，TransactionDefinition 中定义了一些事务的基本规则，例如传播性、隔离级别等。

    「2.commit()」

    commit() 方法用来提交事务。

    「3.rollback()」

    rollback() 方法用来回滚事务。

    PlatformTransactionManager 有多个实现类，这些实现类就是 Spring 内置的事务管理器，如下：

    3-2

    1.2 TransactionDefinition

    TransactionDefinition 用来描述事务的具体规则，该类中的方法如下：

    3-2

    可以看到一共有五个方法：

    1. getIsolationLevel()，获取事务的隔离级别
    2. getName()，获取事务的名称
    3. getPropagationBehavio()，获取事务的传播性
    4. getTimeout()，获取事务的超时时间
    5. isReadOnly()，获取事务是否是只读事务

    TransactionDefinition 也有诸多的实现类，如下：

    3-3

    如果开发者使用了编程式事务的话，直接使用 DefaultTransactionDefinition 即可。

    1.2.1 隔离级别

    这里事务的隔离级别，主要有如下几种：

    public enum Isolation {
    	DEFAULT(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT),
    	READ_UNCOMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED),
    	READ_COMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED),
    	REPEATABLE_READ(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ),
    	SERIALIZABLE(TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE);
    	private final int value;
    	Isolation(int value) { this.value = value; }
    	public int value() { return this.value; }
    }

    其中，DEFAULT 表示使用数据库默认的事务隔离级别，其他的隔离级别则和数据库中的隔离级别一一对应。

    1.2.2 传播性

    关于事务的传播性，Spring 主要定义了如下几种：

    public enum Propagation {
    	REQUIRED(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED),
    	SUPPORTS(TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS),
    	MANDATORY(TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY),
    	REQUIRES_NEW(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW),
    	NOT_SUPPORTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED),
    	NEVER(TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER),
    	NESTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED);
    	private final int value;
    	Propagation(int value) { this.value = value; }
    	public int value() { return this.value; }
    }

    具体含义如下：

    其中，PROPAGATION_NESTED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 区别如下：

    1. 开启事务的多少，PROPAGATION_REQUIRES_NEW 会开启一个新事务，外部事务挂起，里面的事务独立执行。PROPAGATION_NESTED 为父子事务，实际上是借助 jdbc 的 savepoint 实现的，属于同一个事物。
    2. PROPAGATION_NESTED 的回滚可以总结为，子事务回滚到 savepoint，父事务可选择性回滚或者不不滚；父事务回滚子事务一定回滚。PROPAGATION_REQUIRES_NEW 则是不同事物，嵌套事务之间没有必然联系是否回滚都由自己决定。

    1.3 TransactionStatus

    TransactionStatus 可以直接理解为事务本身，该接口源码如下：

    public interface TransactionStatus extends SavepointManager, Flushable {
    	boolean isNewTransaction();
    	boolean hasSavepoint();
    	void setRollbackOnly();
    	boolean isRollbackOnly();
    	void flush();
    	boolean isCompleted();
    }
    1. isNewTransaction() 方法获取当前事务是否是一个新事务。
    2. hasSavepoint() 方法判断是否存在 savePoint()。
    3. setRollbackOnly() 方法设置事务必须回滚。
    4. isRollbackOnly() 方法获取事务只能回滚。
    5. flush() 方法将底层会话中的修改刷新到数据库，一般用于 Hibernate/JPA 的会话，对如 JDBC 类型的事务无任何影响。
    6. isCompleted() 方法用来获取是一个事务是否结束。

    2.编程式事务

    编程式事务并非主流用法，但是为了使我们的知识点完整，这里还是给读者介绍下编程式事务的用法。「本系列所有案例都是基于 SpringBoot，因此涉及到 SpringBoot 相关的知识点，默认认为读者都懂。如果大家对 Spring Boot 尚不熟悉的话，可以先看看松哥关于 Spring Boot 的视频教程:Spring Boot + Vue 视频教程」

    编程式事务整体上来说有两种实现方式，下面分别予以介绍。

    2.1 基于 Spring 基本的 API

    这里还是使用前文的转账数据库，依然模拟一个转账操作。

    本案例使用的数据库操作库为 Spring 自带的 JdbcTemplate，当然，读者也可以使用 MyBatis 或者其他库。JdbcTemplate 配置过程这里就省略了(不懂配置，可以参考Spring Boot 整合 JdbcTemplate)，我们来直接看转账的核心操作，如下：

    @Service
    public class TransferService {
        @Autowired
        JdbcTemplate jdbcTemplate;
        @Autowired
        PlatformTransactionManager txManager;

        public void transfer() {
            DefaultTransactionDefinition definition = new DefaultTransactionDefinition();
            definition.setIsolationLevel(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ);
            TransactionStatus status = txManager.getTransaction(definition);
            try {
                jdbcTemplate.update("update user set account=account+100 where username='zhangsan'");
                int i = 1 / 0;
                jdbcTemplate.update("update user set account=account-100 where username='lisi'");
                txManager.commit(status);
            } catch (DataAccessException e) {
                e.printStackTrace();
                txManager.rollback(status);
            }
        }
    }

    关于这段代码，我做如下几点解释：

    1. 首先注入 JdbcTemplate，这是由 SpringBoot 自动配置类提供的，这个很简单，这里不赘述。
    2. 接下来注入 PlatformTransactionManager，本案例中 PlatformTransactionManager 的实现类是 DataSourceTransactionManager，这是由于开发者没有提供 PlatformTransactionManager 的实例，并且当前项目 claspath 下存在 JdbcTemplate，相关源码如下：
    @Configuration
    @ConditionalOnClass({ JdbcTemplate.class, PlatformTransactionManager.class })
    @AutoConfigureOrder(Ordered.LOWEST_PRECEDENCE)
    @EnableConfigurationProperties(DataSourceProperties.class)
    public class DataSourceTransactionManagerAutoConfiguration {

    	@Configuration
    	@ConditionalOnSingleCandidate(DataSource.class)
    	static class DataSourceTransactionManagerConfiguration {
    		...
    		...
    		@Bean
    		@ConditionalOnMissingBean(PlatformTransactionManager.class)
    		public DataSourceTransactionManager transactionManager(
    				DataSourceProperties properties) {
    			DataSourceTransactionManager transactionManager = new DataSourceTransactionManager(
    					this.dataSource);
    			if (this.transactionManagerCustomizers != null) {
    				this.transactionManagerCustomizers.customize(transactionManager);
    			}
    			return transactionManager;
    		}
    	}
    }
    1. 在 transfer 方法中，首先定义一个 DefaultTransactionDefinition，然后定义事务的隔离级别，再通过 txManager 中的 getTransaction 方法获取一个 TransactionStatus 的实例，最后在 try..cache 中处理业务，也方法顺利执行时提交事务，否则回滚事务。

    2.2 基于 TransactionTemplate

    考虑到基于 Spring 基础事务 API 实现的事务管理是一个模板化的操作，Spring 提供了另外一个类 TransactionTemplate，来简化这个模板操作，在 SpringBoot 的 TransactionAutoConfiguration 类中，可以看到 SpringBoot 已经为开发者提供了 TransactionTemplate 实例，如下：

    @Configuration
    @ConditionalOnClass(PlatformTransactionManager.class)
    @AutoConfigureAfter({ JtaAutoConfiguration.class, HibernateJpaAutoConfiguration.class,
    		DataSourceTransactionManagerAutoConfiguration.class,
    		Neo4jDataAutoConfiguration.class })
    @EnableConfigurationProperties(TransactionProperties.class)
    public class TransactionAutoConfiguration {
    	...
    	...
    	@Configuration
    	@ConditionalOnSingleCandidate(PlatformTransactionManager.class)
    	public static class TransactionTemplateConfiguration {

    		private final PlatformTransactionManager transactionManager;
    		public TransactionTemplateConfiguration(
    				PlatformTransactionManager transactionManager) {
    			this.transactionManager = transactionManager;
    		}
    		@Bean
    		@ConditionalOnMissingBean
    		public TransactionTemplate transactionTemplate() {
    			return new TransactionTemplate(this.transactionManager);
    		}
    	}
    	...
    	...
    }

    由于 TransactionTemplate 的实例系统已经配置好了，因此开发者可以直接使用 TransactionTemplate，如下：

    @Service
    public class TransferService {
        @Autowired
        JdbcTemplate jdbcTemplate;
        @Autowired
        TransactionTemplate tranTemplate;
        public void transfer() {
            tranTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {
                @Override
                protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus status) {
                    try {
                        jdbcTemplate.update("update user set account=account+100 where username='zhangsan'");
                        int i = 1 / 0;
                        jdbcTemplate.update("update user set account=account-100 where username='lisi'");
                    } catch (DataAccessException e) {
                        status.setRollbackOnly();
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }

    直接注入 TransactionTemplate，然后在 execute 方法中添加回调写核心的业务即可，当抛出异常时，将当前事务标注为只能回滚即可。注意，execute 方法中，如果不需要获取事务执行的结果，则直接使用 TransactionCallbackWithoutResult 类即可，如果要获取事务执行结果，则使用 TransactionCallback 即可。

    3.声明式事务

    编程式事务会干扰到业务逻辑代码，而声明式事务不会，这是声明式事务的最大优势。

    声明式事务的使用比较简单，在 SpringBoot 项目中，直接使用 @Transactional 注解即可实现，如下：

    @Service
    public class TransferService {
        @Autowired
        JdbcTemplate jdbcTemplate;
        @Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
        public void transfer() {
            jdbcTemplate.update("update user set account=account+100 where username='zhangsan'");
            int i = 1 / 0;
            jdbcTemplate.update("update user set account=account-100 where username='lisi'");
        }
    }

    开发者可以在 @Transactional 注解中配置事务的隔离级别，传播性等。

    参考：

    1. https://blog.csdn.net/Big_Blogger/article/details/70184627
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