Spring事務專題(四)Spring中事務的使用、抽象機制及模擬Spring事務實現
阿新 • • 發佈:2020-08-09
Spring中事務的使用示例、屬性及使用中可能出現的問題
# 前言
本專題大綱如下:
![事務專題大綱](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/image-20200808210340470.png)
**對於專題大綱我又做了調整哈,主要是希望專題的內容能夠更豐富,更加詳細**,本來是想在原始碼分析的文章中附帶講一講事務使用中的問題,這兩天想了想還是單獨寫一篇並作為事務專題的收尾篇,也是我Spring原始碼專題的收尾篇。
本文大綱如下:
![Spring事務應用大綱 ](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/Spring事務應用大綱.png)
在看這篇文章,以及下篇原始碼分析的文章我希望你對Spring AOP以及有充分的瞭解,不然一些細節問題你可能看不明白,關於Spring AOP如果你能看完這三篇文章基本上就沒什麼問題了
[Spring官網閱讀(十八)AOP的核心概念](http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5ODg2Njk4OA==&mid=2247484207&idx=1&sn=3dbe4eee3e215cb43d5d480e824f319b&chksm=febcee6cc9cb677a1e5aca9fb4a38b68a4ed112bb7dbe842cd8d2d504ed4f17d78f1d40d456e#rd)
[Spring中AOP相關的API及原始碼解析,原來AOP是這樣子的](http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5ODg2Njk4OA==&mid=2247484440&idx=1&sn=75e59ccf5025dcedf6ff5c88b8b29d54&chksm=febce95bc9cb604d28cfbc6987f524fa6b60ea4f104450736ce1172ed9cceb6efac90c7329a5#rd)
[你知道Spring是怎麼將AOP應用到Bean的生命週期中的嗎?](http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU5ODg2Njk4OA==&mid=2247484456&idx=1&sn=395189e7139ba306db901f1cadc7b08c&chksm=febce96bc9cb607df38f916490b5d81a57988e40b9380e79c1169a8b14d5a53f13e18423c7fa#rd)
# 程式設計式事務
Spring提供了兩種程式設計式事務管理的方法
- 使用 `TransactionTemplate` 或者 `TransactionalOperator`.
- 直接實現`TransactionManager`介面
如果是使用的是指令式程式設計,Spring推薦使用`TransactionTemplate` 來完成程式設計式事務管理,如果是響應式程式設計,那麼使用`TransactionalOperator`更加合適。
### TransactionTemplate
使用示例(我這裡直接用的官網提供的例子了)
```java
public class SimpleService implements Service {
private final TransactionTemplate transactionTemplate;
// 使用構造對transactionTemplate進行初始化
// 需要提供一個transactionManager
public SimpleService(PlatformTransactionManager transactionManager) {
this.transactionTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);
}
public Object someServiceMethod() {
return transactionTemplate.execute(new TransactionCallback() {
public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {
// 這裡實現自己的相關業務邏輯
updateOperation1();
return resultOfUpdateOperation2();
}
});
}
}
```
在上面的例子中,我們顯示的使用了`TransactionTemplate`來完成事務管理,通過實現`TransactionCallback`介面並在其`doInTransaction`方法中完成了我們對業務的處理。我們可以大概看下`TransactionTemplate`的`execute`方法的實現:
```java
public T execute(TransactionCallback action) throws TransactionException {
Assert.state(this.transactionManager != null, "No PlatformTransactionManager set");
if (this.transactionManager instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager) {
return ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) this.transactionManager).execute(this, action);
}
else {
// 1.通過事務管理器開啟事務
TransactionStatus status = this.transactionManager.getTransaction(this);
T result;
try {
// 2.執行傳入的業務邏輯
result = action.doInTransaction(status);
}
catch (RuntimeException | Error ex) {
// 3.出現異常,進行回滾
rollbackOnException(status, ex);
throw ex;
}
catch (Throwable ex) {
// 3.出現異常,進行回滾
rollbackOnException(status, ex);
throw new UndeclaredThrowableException(ex, "TransactionCallback threw undeclared checked exception");
}
// 4.正常執行完成的話,提交事務
this.transactionManager.commit(status);
return result;
}
}
```
這些方法具體的實現我們暫且不看,後續進行原始碼分析時都會詳細介紹,之所以將這個程式碼貼出來是讓大家更好的理解`TransactionTemplate`的工作機制:實際上就是通過一個`TransactionCallback`封裝了業務邏輯,然後`TransactionTemplate`會在事務的上下文中呼叫。
在上面的例子中`doInTransaction`是有返回值的,而實際上有時候並不需要返回值,這種情況下,我們可以使用`TransactionCallbackWithoutResult`提代`TransactionCallback`。
```java
transactionTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {
protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus status) {
updateOperation1();
updateOperation2();
}
});
```
> 實際上我們還可以通過`TransactionTemplate`指定事務的屬性,例如隔離級別、超時時間、傳播行為等等
>
> `TransactionTemplate`是執行緒安全的,我們可以全域性配置一個`TransactionTemplate`,然後所有的類都共享這個`TransactionTemplate`。但是,如果某個類需要特殊的事務配置,例如需要定製隔離級別,那麼我們就有必要去建立不同的`TransactionTemplate`。
### TransactionOperator
> TransactionOperator適用於響應式程式設計的情況,這裡就不做詳細介紹了
### TransactionManager
實際上`TransactionTemplate`內部也是使用`TransactionManager`來完成事務管理的,我們之前也看過它的`execute`方法的實現了,其實內部就是呼叫了`TransactionManager`的方法,實際上就是分為這麼幾步
1. 開啟事務
2. 執行業務邏輯
3. 出現異常進行回滾
4. 正常執行則提交事務
這裡我還是直接用官網給出的例子
```java
// 定義事務
DefaultTransactionDefinition def = new DefaultTransactionDefinition();
def.setName("SomeTxName");
def.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);
// txManager,事務管理器
// 通過事務管理器開啟一個事務
TransactionStatus status = txManager.getTransaction(def);
try {
// 完成自己的業務邏輯
}
catch (MyException ex) {
// 出現異常,進行回滾
txManager.rollback(status);
throw ex;
}
// 正常執行完成,提交事務
txManager.commit(status);
```
我們在後邊的原始碼分析中其實重點分析的也就是`TransactionManager`的原始碼。
# 申明式事務
在對程式設計式事務有一定了解之後我們會發現,程式設計式事務存在下面幾個問題:
1. **我們的業務程式碼跟事務管理的程式碼混雜在一起**。
2. **每個需要事務管理的地方都需要寫重複的程式碼**
如何解決呢?這就要用到申明式事務了,實現申明式事務一般有兩種方式
- 基於XML配置
- 基於註解
`申明式事務`事務的實現原理如下(圖片來源於官網):
![實現原理](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/image-20200803191257457.png)
**實際上就是結合了APO自動代理跟事務相關API**。通過開啟AOP自動代理並向容器中註冊了事務需要的通知(Transaction Advisor),在`Transaction Advisor`呼叫了`事務相關API`,其實內部也是呼叫了`TransactionManager`的方法。
基於XML配置這種方式就不講了,筆者近兩年時間沒用過XML配置,我們主要就看看通過註解方式來實現申明式事務。主要涉及到兩個核心註解
1. `@EnableTransactionManagement`
2. `@Transactional`
`@EnableTransactionManagement`這個註解主要有兩個作用,其一是,開啟AOP自動代理,其二是,新增事務需要用到的通知(Transaction Advisor),如果你對AOP有一定了解的話那你應該知道一個`Advisor`實際上就是一個綁定了切點(Pointcut)的通知(Advice),通過`@EnableTransactionManagement`這個註解匯入的`Advisor`所繫結的切點就是通過`@Transactional`來定義的。
申明式事務的例子我這裡就省去了,我相信沒幾個人不會用吧.....
# Spring對事務的抽象
Spring事務抽象的關鍵就是事務策略的概念,事務策略是通過`TransactionManager`介面定義的。`TransactionManager`本身只是一個標記介面,它有兩個直接子介面
1. `ReactiveTransactionManager`,這個介面主要用於在響應式程式設計模型下,不是我們要討論的重點
2. `PlatformTransactionManager `,指令式程式設計模型下我們使用這個介面。
> 關於響應式跟指令式程式設計都可以單獨寫一篇文章了,本文重點不是討論這兩種程式設計模型,可以認為平常我們使用的都是指令式程式設計
## PlatformTransactionManager
### PlatformTransactionManager介面定義
```java
public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {
// 開啟事務
TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException;
// 提交事務
void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
// 回滾事務
void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}
```
`PlatformTransactionManager`是指令式程式設計模型下Spring事務機制的中心介面,定義了完成一個事務必須的三個步驟,也就是說定義了事務實現的規範
- 開啟事務
- 提交事務
- 回滾事務
通常來說,我們不會直接實現這個介面,而是通過繼承`AbstractPlatformTransactionManager`,這個類是一個抽象類,主要用作事務管理的模板,這個抽象類已經實現了事務的傳播行為以及跟事務相關的同步管理。
回頭看介面中定義的三個方法,首先是開啟事務的方法,從方法簽名上來看,其作用就是通過一個`TransactionDefinition`來獲取一個`TransactionStatus`型別的物件。為了更好的理解Spring中事務的抽象我們有必要了解下這兩個介面
### TransactionDefinition
介面定義如下:
```java
public interface TransactionDefinition {
// 定義了7中事務的傳播機制
int PROPAGATION_REQUIRED = 0;
int PROPAGATION_SUPPORTS = 1;
int PROPAGATION_MANDATORY = 2;
int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3;
int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4;
int PROPAGATION_NEVER = 5;
int PROPAGATION_NESTED = 6;
// 4種隔離級別,-1代表的是使用資料庫預設的隔離級別
// 比如在MySQL下,使用的就是ISOLATION_REPEATABLE_READ(可重複讀)
int ISOLATION_DEFAULT = -1;
int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = 1;
int ISOLATION_READ_COMMITTED = 2;
int ISOLATION_REPEATABLE_READ = 4;
int ISOLATION_SERIALIZABLE = 8;
// 事務的超時時間,預設不限制時間
int TIMEOUT_DEFAULT = -1;
// 提供了對上面三個屬性的get方法
default int getPropagationBehavior() {
return PROPAGATION_REQUIRED;
}
default int getIsolationLevel() {
return ISOLATION_DEFAULT;
}
default int getTimeout() {
return TIMEOUT_DEFAULT;
}
// 事務是否是隻讀的,預設不是
default boolean isReadOnly() {
return false;
}
// 事務的名稱
@Nullable
default String getName() {
return null;
}
// 返回一個只讀的TransactionDefinition
// 只對屬性提供了getter方法,所有屬性都是介面中定義的預設值
static TransactionDefinition withDefaults() {
return StaticTransactionDefinition.INSTANCE;
}
}
```
從這個介面的名字上我們也能知道,它的主要完成了對事務定義的抽象,這些定義有些是資料庫層面本身就有的,例如`隔離級別、是否只讀、超時時間、名稱`。也有些是Spring賦予的,例如`事務的傳播機制`。Spring中一共定義了7種事務的傳播機制
- TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED:如果當前存在事務,則加入該事務;如果當前沒有事務,則建立一個新的事務。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW:建立一個新的事務,如果當前存在事務,則把當前事務掛起。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS:如果當前存在事務,則加入該事務;如果當前沒有事務,則以非事務的方式繼續執行。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED:以非事務方式執行,如果當前存在事務,則把當前事務掛起。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER:以非事務方式執行,如果當前存在事務,則丟擲異常。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY:如果當前存在事務,則加入該事務;如果當前沒有事務,則丟擲異常。
- TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED:如果當前存在事務,則建立一個事務作為當前事務的巢狀事務來執行;如果當前沒有事務,則該取值等價於TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED。
關於事務的傳播在原始碼分析的文章中我會重點介紹,現在大家留個印象即可。
我們在使用申明式事務的時候,會通過`@Transactional`這個註解去申明某個方法需要進行事務管理,在`@Transactional`中可以定義事務的屬性,這些屬性實際上就會被封裝到一個`TransactionDefinition`中,當然封裝的時候肯定不是直接使用的介面,而是這個介面的一個實現類`RuleBasedTransactionAttribute`。`RuleBasedTransactionAttribute`,該類的繼承關係如下:
![RuleBasedTransactionAttribute](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/RuleBasedTransactionAttribute.png)
- `DefaultTransactionDefinition`,實現了`TransactionDefinition`,併為其中的定義的屬性提供了預設值
```java
// 預設的傳播機制為required,沒有事務新建一個事務
// 有事務的話加入當前事務
private int propagationBehavior = PROPAGATION_REQUIRED;
// 隔離級別跟資料庫預設的隔離級別一直
private int isolationLevel = ISOLATION_DEFAULT;
// 預設為-1,不設定超時時間
private int timeout = TIMEOUT_DEFAULT;
// 預設不是隻讀的
private boolean readOnly = false;
```
- `TransactionAttribute`,擴充套件了``DefaultTransactionDefinition`,新增了兩個事務的屬性
```java
// 用於指定事務使用的事務管理器的名稱
String getQualifier();
// 指定在出現哪種異常時才進行回滾
boolean rollbackOn(Throwable ex);
```
- `DefaultTransactionAttribute`,繼承了`DefaultTransactionDefinition`,同時實現了`TransactionAttribute`介面,定義了預設的回滾異常
```java
// 丟擲RuntimeException/Error才進行回滾
public boolean rollbackOn(Throwable ex) {
return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);
}
```
- `RuleBasedTransactionAttribute`,`@Transactional`註解的`rollbackFor`等屬性就會被封裝到這個類中,允許程式設計師自己定義回滾的異常,如果沒有指定回滾的異常,預設**丟擲RuntimeException/Error才進行回滾**
### TransactionStatus
這個介面主要用於描述Spring事務的狀態,其繼承關係如下:
![TransactionStatus](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/TransactionStatus.png)
- `TransactionExecution`,這個介面也是用於描述事務的狀態,`TransactionStatus`是在其上做的擴充套件,內部定義了以下幾個方法
```java
// 判斷當前事務是否是一個新的事務
// 不是一個新事務的話,那麼需要加入到已經存在的事務中
boolean isNewTransaction();
// 事務是否被標記成RollbackOnly
// 如果被標記成了RollbackOnly,意味著事務只能被回滾
void setRollbackOnly();
boolean isRollbackOnly();
// 是否事務完成,回滾或提交都意味著事務完成了
boolean isCompleted();
```
- `SavepointManager`,定義了管理儲存點(`Savepoint`)的方法,隔離級別為`NESTED`時就是通過設定回滾點來實現的,內部定義了這麼幾個方法
```java
// 建立儲存點
Object createSavepoint() throws TransactionException;
// 回滾到指定儲存點
void rollbackToSavepoint(Object savepoint) throws TransactionException;
// 移除回滾點
void releaseSavepoint(Object savepoint) throws TransactionException;
```
- `TransactionStatus`,繼承了上面這些介面,額外提供了兩個方法
```java
//用於判斷當前事務是否設定了儲存點
boolean hasSavepoint();
// 這個方法複寫了父介面Flushable中的方法
// 主要用於重新整理會話
// 對於Hibernate/jpa而言就是呼叫了其session/entityManager的flush方法
void flush();
```
> 小總結:
>
> 通過上面的分析我們會發現,`TransactionDefinition`的主要作用是給出一份事務屬性的定義,然後事務管理器根據給出的定義來建立事務,`TransactionStatus`主要是用來描述建立後的事務的狀態
在對`TransactionDefinition`跟`TransactionStatus`有一定了解後,我們再回到`PlatformTransactionManager`介面本身,`PlatformTransactionManager`作為事務管理器的基礎介面只是定義管理一個事務必須的三個方法:`開啟事務`,`提交事務`,`回滾事務`,介面僅僅是定義了規範而已,真正做事的還是要依賴它的實現類,所以我們來看看它的繼承關係
### PlatformTransactionManager的實現類
![PlatformTransactionManager](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/PlatformTransactionManager.png)
- `AbstractPlatformTransactionManager`,Spring提供的一個事務管理的基類,提供了事務管理的模板,實現了Spring事務管理的一個標準流程
1. 判斷當前是否已經存在一個事務
2. 應用合適的事務傳播行為
3. 在必要的時候掛起/恢復事務
4. 提交時檢查事務是否被標記成為`rollback-only`
5. 在回滾時做適當的修改(是執行真實的回滾/還是將事務標記成`rollback-only`)
6. 觸發註冊的同步回撥
- 在`AbstractPlatformTransactionManager`提供了四個常見的子類,其說明如下
![image-20200806194650050](https://gitee.com/wx_cc347be696/blogImage/raw/master/image-20200806194650050.png)
關於事務管理器的詳細程式碼分析放到下篇文章,本文對其有個大概瞭解即可。
# Spring中事務的同步機制
Spring中事務相關的同步機制可以分為兩類
- 資源的同步
- 行為的同步
什麼是資源的同步呢?在一個事務中我們往往會一次執行多個`SQL`(如果是單條的SQL實際上沒有必要開啟事務),為了保證事務所有的`SQL`都能夠使用一個數據庫連線,這個時候我們需要將資料庫連線跟事務進行同步,這個時候資料庫連線就是跟這個事務同步的一個資源。
那什麼又是行為的同步呢?還是以資料庫連線為例子,在事務開啟之前我們需要先獲取一個數據庫連線,同樣的在事務提交時我們需要將連線關閉(不一定是真正的關閉,如果是連線池只是歸還到連線池中),這個時候關閉連線這個行為也需要跟事務進行同步
那麼Spring是如何來管理同步的呢?同樣的,Spring也提供了一個同步管理器`TransactionSynchronizationManager`,這是一個抽象類,其中所有的方法都是靜態的,並且所有的方法都是圍繞它所申明的幾個靜態常量欄位,如下:
```java
// 這就是同步的資源,Spring就是使用這個完成了連線的同步
private static final ThreadLocal