理解 Transactional 的工作原理

本文由 简悦 SimpRead 转码， 原文地址 www.kailing.pub 引言

写这篇博文有个来由，是为了解决博主遇到的多数据源的事务问题（用不了 JTA），所以深入到 spring-tx 的源码去学习了一番，非常有收获，最后博主的分布式事务问题也迎刃而解了，这个文章算个开篇，关于如何处理多数据源事务，待下文分解。本文涉及到的技术包含 spring aop 的使用、spring bean 生命周期等，如果能够真正理解 Transactional 的工作原理，对排查事务相关的问题有非常大的帮助。

spring-tx 版本：5.0.2

工作机制简述

先来看一张官方的事务简图：

spring 定义了 @Transactional 注解，基于 AbstractBeanFactoryPointcutAdvisor、StaticMethodMatcherPointcut、MethodInterceptor 的 aop 编程模式，增强了添加 @Transactional 注解的方法。同时抽象了事务行为为 PlatformTransactionManager(事务管理器)、TransactionStatus(事务状态)、TransactionDefinition(事务定义) 等形态。最终将事务的开启、提交、回滚等逻辑嵌入到被增强的方法的前后，完成统一的事务模型管理。

事务 aop 核心类释义

@Transactional

事务注解，用于定位 aop 的切入点，事务注解里包含了完整事务的所有基本属性，常见的属性如：

• transactionManager：事务管理器
• propagation：传播行为定义，枚举类型，是 spring 独有的事务行为设计，默认为 PROPAGATION_REQUIRED（支持当前事务，不存在则新建）
• isolation：隔离级别，对应数据库的隔离级别实现，mysql 默认的隔离级别是 read-committed
• timeout：超时时间，默认使用数据库的超时，mysql 默认的事务等待超时为 5 分钟
• readOnly：是否只读，默认是 false
• rollbackFor：异常回滚列表，默认的是 RuntimeException 异常回滚

TransactionAttribute

事务属性抽象接口类，承载了 @Transactional 注解里的所有属性，实现类的继承关系如下类结构图，这个实例在被注解解析器创建好后，会在事务上下文中传递

SpringTransactionAnnotationParser

见名知意，这个类是 spring 的事务注解解析器，实现自 TransactionAnnotationParser 接口，是 spring 管理的事务解析器，用于解析 @Transactional 注解，将注解里的属性设置到 TransactionAttribute 的实现类属性里。除了这个，另还有两个实现，分别是 JTA 事务注解解析器，和 EJB 事务注解管理解析器，区别是解析的注解不同，spring 是 @Transactional，jta 是 javax.transaction.Transactional，EJB 是 javax.ejb.TransactionAttribute。这个地方应用和 apache dubbo2.7.x 版本解析 dubbo 的 @service 注解是一样一样的。关键代码如下，通过 AnnotatedElementUtils 类，这个类在 spring-core 包下，找到注解属性集 AnnotationAttributes，如果不为空，则包装成事务属性集返回

	@Override
	@Nullable
	public TransactionAttribute parseTransactionAnnotation(AnnotatedElement element) {
		AnnotationAttributes attributes = AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotationAttributes(
				element, Transactional.class, false, false);
		if (attributes != null) {
			return parseTransactionAnnotation(attributes);
		}
		else {
			return null;
		}
	}

AnnotationTransactionAttributeSource

见名知意，这个类是注解事务属性集的源，怎么理解呢？spring 抽象了获取事务属性集的行为，而 AnnotationTransactionAttributeSource 正是 @Transactional 注解方式的事务属性集收集实现。SpringTransactionAnnotationParser 就是作用于这个里面，用于发现 @Transactiona 注解的方法

TransactionAttributeSourcePointcut

也是见名知意，Pointcut 属于 aop 的概念范畴，需要了解 spring aop 的知识才能看明白，这个就是 @Transactional 注解的切点，AnnotationTransactionAttributeSource 作用于此，用于寻找 @Transactiona 注解的方法，关键代码如下：

	public boolean matches(Method method, Class targetClass) {
		TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
		return (tas == null || tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) != null);
	}

TransactionInterceptor

事务的拦截器。aop 编程里，有了切入点 Pointcut，就要有通知 advice，我们熟悉的 spring aop 里有前置、后置、环绕、异常等通知类型，TransactionInterceptor 属于自定义通知模型实现，实现自 Advice 接口，类似于环绕通知，具体见类结构图，如下：

核心方法如下：

	public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
		// Work out the target class: may be {@code null}.
		// The TransactionAttributeSource should be passed the target class
		// as well as the method, which may be from an interface.
		Class targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);

		// Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
		return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed);
	}

被 @Transactional 注解的方法，如果被 aop 正确的增强了，运行的时候都会进入到这个方法里面，如果你发现事务不生效啊等等问题，可以从这里开始定位真实原因

BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor

事务增强器，用于增强添加了 @Transactional 注解的方法，上面提到的这些核心类，最终都作用于这里，用于寻找 @Transactional 注解的方法和织入事务处理逻辑

ProxyTransactionManagementConfiguration

代理事务管理的配置类，上面介绍的这些事务 aop 编程相关的在这个里面组合配置生效的，同时，如果你有特殊的个性化的需求，也可以自定义注册这个里面的实例。比如我嫌弃 @Transactional 注解太长了，想用 @Tx 注解。没关系，直接定义个 TransactionAttributeSource 实现，解析 @Tx 的方法，然后注册到 spring 的上线文中即可。代码如：

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
public class ProxyTransactionManagementConfiguration extends AbstractTransactionManagementConfiguration {

	@Bean(name = TransactionManagementConfigUtils.TRANSACTION_ADVISOR_BEAN_NAME)
	@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
	public BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor transactionAdvisor(
			TransactionAttributeSource transactionAttributeSource,
			TransactionInterceptor transactionInterceptor) {
		BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor advisor = new BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor();
		advisor.setTransactionAttributeSource(transactionAttributeSource);
		advisor.setAdvice(transactionInterceptor);
		if (this.enableTx != null) {
			advisor.setOrder(this.enableTx.getNumber("order"));
		}
		return advisor;
	}

	@Bean
	@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
	public TransactionAttributeSource transactionAttributeSource() {
		return new AnnotationTransactionAttributeSource();
	}

	@Bean
	@Role(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE)
	public TransactionInterceptor transactionInterceptor(
			TransactionAttributeSource transactionAttributeSource) {
		TransactionInterceptor interceptor = new TransactionInterceptor();
		interceptor.setTransactionAttributeSource(transactionAttributeSource);
		if (this.txManager != null) {
			interceptor.setTransactionManager(this.txManager);
		}
		return interceptor;
	}

}

事务抽象核心类释义

PlatformTransactionManager

平台事务管理器，这是 Spring 事务基础设施中的中心接口。它定义了三个最最基本的事务方法，getTransaction 获取事务，包含了事务开启的行为，commit 提交事务，rollback 回滚事务。代码如下：

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

在 spring-tx 中并没有提供真正的实现类，只提供了一个抽象派生类 AbstractPlatformTransactionManager，并建议其他实现基于这个派生类，因为它预先实现了定义的传播行为并处理事务同步处理。子类必须为底层事务的特定状态实现模板方法，例如: begin、suspend、resume、commit 等。我们平时常见的实现有：JpaTransactionManager、JtaTransactionManager、DataSourceTransactionManager 等。事务管理器和事务 aop 处理的逻辑本身没有任何耦合，只需将 PlatformTransactionManager 实例注册到 spring 上下文中即可，事务拦截器会通过获取到 @Transactional 里的 transactionManager 属性去上下文中寻找事务管理器，并将其缓存起来，见 TransactionAspectSupport.java 里的 determineTransactionManager 方法

	protected PlatformTransactionManager determineTransactionManager(@Nullable TransactionAttribute txAttr) {
		// Do not attempt to lookup tx manager if no tx attributes are set
		if (txAttr == null || this.beanFactory == null) {
			return asPlatformTransactionManager(getTransactionManager());
		}

		String qualifier = txAttr.getQualifier();
		if (StringUtils.hasText(qualifier)) {
			return determineQualifiedTransactionManager(this.beanFactory, qualifier);
		}
		else if (StringUtils.hasText(this.transactionManagerBeanName)) {
			return determineQualifiedTransactionManager(this.beanFactory, this.transactionManagerBeanName);
		}
		else {
			PlatformTransactionManager defaultTransactionManager = asPlatformTransactionManager(getTransactionManager());
			if (defaultTransactionManager == null) {
				defaultTransactionManager = asPlatformTransactionManager(
						this.transactionManagerCache.get(DEFAULT_TRANSACTION_MANAGER_KEY));
				if (defaultTransactionManager == null) {
					defaultTransactionManager = this.beanFactory.getBean(PlatformTransactionManager.class);
					this.transactionManagerCache.putIfAbsent(
							DEFAULT_TRANSACTION_MANAGER_KEY, defaultTransactionManager);
				}
			}
			return defaultTransactionManager;
		}
	}

TransactionStatus

事务状态抽象，用这个类的实现来维护当前的事务状态，spring-tx 里提供了默认的实现 DefaultTransactionStatus。一般情况下这个不需要我们关心，它和 PlatformTransactionManager 是成对存在的，心细的你可能已经发现了，PlatformTransactionManager 里的三个事务行为传递的就是 TransactionStatus。我们知道事务 aop 增强了添加 @Transactional 的方法，在执行方法前调用 PlatformTransactionManager.getTransaction 开启事务, 之后调用 commit 方法提交事务，提交事务的入参 TransactionStatus 就是开启事务获得的。参见 TransactionAspectSupport.java 里的 createTransactionIfNecessary 方法

TransactionDefinition

事务定义，对应了 TransactionAttribute，最终通过 aop 得到的 TransactionAttribute 里的属性会被传递到 TransactionDefinition 里，所以 TransactionDefinition 里也包含了所有事务相关的属性，PlatformTransactionManager.getTransaction 正是通过这个里面的属性去获取的事务。AbstractPlatformTransactionManager 派生类里也是通过这个里面的属性去判断协调 spring 的事务传播行为的

结语

当梳理完 spring-tx 模块的整个结构和工作方式后，仿佛拉开了 spring 事务管理的面纱，很多事务的执行细节一览无余。很多事务相关的问题也就很容易解释了。比如常见的类中的方法直接调用方法事务不生效等问题，以及可以非常清晰的理解 spring 的传播行为的真正含义等。最后预告下，spring 对于多数据源的事务处理解决方案 ChainedTransactionManager