Spring事务
- 1. 什么是事务
- 2. spring事务(7种)
- 2.1使用
- 2.2 原理
- 3. 总结
1. 什么是事务
概括来讲，事务是一个由有限操作集合组成的逻辑单元。事务操作包含两个目的，数据一致以及操作隔离。数据一致是指事务提交时保证事务内的所有操作都成功完成，并且更改永久生效；事务回滚时，保证能够恢复到事务执行之前的状态。操作隔离则是指多个同时执行的事务之间应该相互独立，互不影响。
- ACID属性
- 原子性（Atomicity）：事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行，要么都不执行。
- 一致性（Consistency）：事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态。一致状态的含义是数据库中的数据应满足完整性约束。
- 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行。
- 持久性（Durability）：已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中。
- 隔离级别
- 读未提交（READ UNCOMMITTED）
- 读已提交（READ COMMITTED）
- 可重复读（REPEATABLE READ）InnoDB默认的隔离级别是REPEATABLE READ，其可避免脏读和不可重复读，但不能避免幻读
- 串行化（SERIALIZABLE）
- 事务行为
- 事务开启
- 事务提交
- 事务回滚
事务是一个比较广泛的概念，事务管理资源除了我们熟知的数据库外，还可以包含消息队列、文件系统等。当然，一般来说，我们说的事务单指“数据库事务”。接下来我们会以MySQL数据库、Spring声明式事务为主要研究对象，但是很多事务概念、接口抽象和实现方式同时适用于其他情况。
2. spring事务(7种)
Spring 事务除了具有事务通用属性外，有一个特有属性，事务传播
- Spring事务传播行为
spring特有的事务传播行为，spring支持7种事务传播行为，确定客户端和被调用端的事务边界（说得通俗一点就是多个具有事务控制的service的相互调用时所形成的复杂的事务边界控制）下图所示为7钟事务传播机制
传播行为 | 含义 |
PROPAGATION_REQUIRED（XML文件中为REQUIRED) | 表示当前方法必须在一个具有事务的上下文中运行，如有客户端有事务在进行，那么被调用端将在该事务中运行，否则的话重新开启一个事务。（如果被调用端发生异常，那么调用端和被调用端事务都将回滚） |
PROPAGATION_SUPPORTS(XML文件中为SUPPORTS） | 表示当前方法不必需要具有一个事务上下文，但是如果有一个事务的话，它也可以在这个事务中运行 |
PROPAGATION_MANDATORY(XML文件中为MANDATORY） | 表示当前方法必须在一个事务中运行，如果没有事务，将抛出异常 |
PROPAGATION_NESTED(XML文件中为NESTED) | 表示如果当前方法正有一个事务在运行中，则该方法应该运行在一个嵌套事务中，被嵌套的事务可以独立于被封装的事务中进行提交或者回滚。如果封装事务存在，并且外层事务抛出异常回滚，那么内层事务必须回滚，反之，内层事务并不影响外层事务。如果封装事务不存在，则同PROPAGATION_REQUIRED的一样 |
PROPAGATION_NEVER（XML文件中为NEVER) | 表示当方法务不应该在一个事务中运行，如果存在一个事务，则抛出异常 |
PROPAGATION_REQUIRES_NEW(XML文件中为REQUIRES_NEW） | 表示当前方法必须运行在它自己的事务中。一个新的事务将启动，而且如果有一个现有的事务在运行的话，则这个方法将在运行期被挂起，直到新的事务提交或者回滚才恢复执行。 |
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED（XML文件中为NOT_SUPPORTED） | 表示该方法不应该在一个事务中运行。如果有一个事务正在运行，他将在运行期被挂起，直到这个事务提交或者回滚才恢复执行 |
2.1使用
- Spring配置声明式事务：
- 配置DataSource
- 配置事务管理器
- 事务的传播特性
那些类那些方法使用事务Spring配置文件中关于事务配置总是由三个组成部分，分别是DataSource、TransactionManager和代理机制这三部分，无论哪种配置方式，一般变化的只是代理机制这部分。DataSource、TransactionManager这两部分只是会根据数据访问方式有所变化，比如使用Hibernate进行数据访问 时，DataSource实际为SessionFactory，TransactionManager的实现为 HibernateTransactionManager。
- 根据代理机制的不同，Spring事务的配置又有几种不同的方式：
- 第一种方式：每个Bean都有一个代理
- 第二种方式：所有Bean共享一个代理基类
- 第三种方式：使用拦截器
- 第四种方式：使用tx标签配置的拦截器
- 第五种方式：全注解
- 注意点：1、Spring的事务边界是在调用业务方法之前开始的，业务方法执行完毕之后来执行commit 或者rollback，取决于是否抛出runtime异常。
2.2 原理
- Spring AOP对方法的增强有五种方式：
- 前置增强（org.springframework.aop.BeforeAdvice）：在目标方法执行之前进行增强；
- 后置增强（org.springframework.aop.AfterReturningAdvice）：在目标方法执行之后进行增强；
- 环绕增强（org.aopalliance.intercept.MethodInterceptor）：在目标方法执行前后都执行增强；
- 异常抛出增强（org.springframework.aop.ThrowsAdvice）：在目标方法抛出异常后执行增强；
- 引介增强（org.springframework.aop.IntroductionInterceptor）：为目标类添加新的方法和属性。
声明式事务的实现就是通过环绕增强的方式，在目标方法执行之前开启事务，在目标方法执行之后提交或者回滚事务，事务拦截器的继承关系图可以体现这一点
统一一致的事务抽象是Spring框架的一大优势，无论是全局事务还是本地事务，JTA、JDBC、Hibernate还是JPA，Spring都使用统一的编程模型，使得应用程序可以很容易地在全局事务与本地事务，或者不同的事务框架之间进行切换。下图是Spring事务抽象的核心类图：
我们已经了解了AOP切面织入生成代理对象的过程，当Bean方法通过代理对象调用时，会触发对应的AOP增强拦截器，前面提到声明式事务是一种环绕增强，对应接口为MethodInterceptor，事务增强对该接口的实现为TransactionInterceptor，类图如下：
事务拦截器TransactionInterceptor在invoke方法中，通过调用父类TransactionAspectSupport的invokeWithinTransaction方法进行事务处理，该方法支持声明式事务和编程式事务。
// TransactionInterceptor.class
@Override
public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {
// 获取targetClass
...
// Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, new InvocationCallback() {
@Override
public Object proceedWithInvocation() throws Throwable {
// 实际执行目标方法
return invocation.proceed();
}
});
}
// TransactionInterceptor父类TransactionAspectSupport.class
protected Object invokeWithinTransaction(Method method, Class<?> targetClass, final InvocationCallback invocation)
throws Throwable {
// If the transaction attribute is null, the method is non-transactional.
// 查询目标方法事务属性、确定事务管理器、构造连接点标识（用于确认事务名称）
final TransactionAttribute txAttr = getTransactionAttributeSource().getTransactionAttribute(method, targetClass);
final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
// 事务获取
TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
Object retVal = null;
try {
// 通过回调执行目标方法
retVal = invocation.proceedWithInvocation();
}
catch (Throwable ex) {
// 目标方法执行抛出异常，根据异常类型执行事务提交或者回滚操作
completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
throw ex;
}
finally {
// 清理当前线程事务信息
cleanupTransactionInfo(txInfo);
}
// 目标方法执行成功，提交事务
commitTransactionAfterReturning(txInfo);
return retVal;
} else {
// 带回调的事务执行处理，一般用于编程式事务
...
}
}在讲Spring事务抽象时，有提到事务抽象的核心接口为PlatformTransactionManager，它负责管理事务行为，包括事务的获取、提交和回滚。在invokeWithinTransaction方法中，我们可以看到createTransactionIfNecessary、commitTransactionAfterReturning和completeTransactionAfterThrowing都是针对该接口编程，并不依赖于特定事务管理器，这里是对Spring事务抽象的实现。
//TransactionAspectSupport.class
protected TransactionInfo createTransactionIfNecessary(
PlatformTransactionManager tm, TransactionAttribute txAttr, final String joinpointIdentification) {
...
TransactionStatus status = null;
if (txAttr != null) {
if (tm != null) {
// 获取事务
status = tm.getTransaction(txAttr);
...
}
protected void commitTransactionAfterReturning(TransactionInfo txInfo) {
if (txInfo != null && txInfo.hasTransaction()) {
...
// 提交事务
txInfo.getTransactionManager().commit(txInfo.getTransactionStatus());
}
}
protected void completeTransactionAfterThrowing(TransactionInfo txInfo, Throwable ex) {
if (txInfo != null && txInfo.hasTransaction()) {
...
if (txInfo.transactionAttribute.rollbackOn(ex)) {
try {
// 异常类型为回滚异常，执行事务回滚
txInfo.getTransactionManager().rollback(txInfo.getTransactionStatus());
}
...
} else {
try {
// 异常类型为非回滚异常，仍然执行事务提交
txInfo.getTransactionManager().commit(txInfo.getTransactionStatus());
}
...
}
protected final class TransactionInfo {
private final PlatformTransactionManager transactionManager;
...另外，在获取事务时，AbstractPlatformTransactionManager#doBegin方法负责开启新事务，在DataSourceTransactionManager有如下代码：
@Override
protected void doBegin(Object transaction, TransactionDefinition definition) {
// 获取数据库连接con
...
if (con.getAutoCommit()) {
txObject.setMustRestoreAutoCommit(true);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Switching JDBC Connection [" + con + "] to manual commit");
}
con.setAutoCommit(false);
}
...
}这里才真正开启了数据库事务。
提到事务传播机制时，我们经常提到一个条件“如果当前已有事务”，那么Spring是如何知道当前是否已经开启了事务呢？在AbstractPlatformTransactionManager中是这样做的：
// AbstractPlatformTransactionManager.class
@Override
public final TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException {
Object transaction = doGetTransaction();
// 参数为null时构造默认值
...
if (isExistingTransaction(transaction)) {
// Existing transaction found -> check propagation behavior to find out how to behave.
return handleExistingTransaction(definition, transaction, debugEnabled);
}
...
// 获取当前事务对象
protected abstract Object doGetTransaction() throws TransactionException;
// 判断当前事务对象是否包含活跃事务
protected boolean isExistingTransaction(Object transaction) throws TransactionException {
return false;
}注意getTransaction方法是final的，无法被子类覆盖，保证了获取事务流程的一致和稳定。抽象方法doGetTransaction获取当前事务对象，方法isExistingTransaction判断当前事务对象是否存在活跃事务，具体逻辑由特定事务管理器实现，看下我们使用最多的DataSourceTransactionManager对应的实现
// DataSourceTransactionManager.class
@Override
protected Object doGetTransaction() {
DataSourceTransactionObject txObject = new DataSourceTransactionObject();
txObject.setSavepointAllowed(isNestedTransactionAllowed());
ConnectionHolder conHolder =
(ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(this.dataSource);
txObject.setConnectionHolder(conHolder, false);
return txObject;
}
@Override
protected boolean isExistingTransaction(Object transaction) {
DataSourceTransactionObject txObject = (DataSourceTransactionObject) transaction;
return (txObject.hasConnectionHolder() && txObject.getConnectionHolder().isTransactionActive());
}可以看到，获取当前事务对象时，使用了TransactionSynchronizationManager#getResource方法，类图如下：
TransactionSynchronizationManager通过ThreadLocal对象在当前线程记录了resources和synchronizations属性。resources是一个HashMap，用于记录当前参与事务的事务资源，方便进行事务同步，在DataSourceTransactionManager的例子中就是以dataSource作为key，保存了数据库连接，这样在同一个线程中，不同的方法调用就可以通过dataSource获取相同的数据库连接，从而保证所有操作在一个事务中进行。synchronizations属性是一个TransactionSynchronization对象的集合，AbstractPlatformTransactionManager类中定义了事务操作各个阶段的调用流程，以事务提交为例：
// AbstractPlatformTransactionManager.class
private void processCommit(DefaultTransactionStatus status) throws TransactionException {
try {
boolean beforeCompletionInvoked = false;
try {
prepareForCommit(status);
triggerBeforeCommit(status);
triggerBeforeCompletion(status);
....
else if (status.isNewTransaction()) {
// 记录日志
...
doCommit(status);
}
...
// 事务调用异常处理
...
try {
triggerAfterCommit(status);
}
finally {
triggerAfterCompletion(status, TransactionSynchronization.STATUS_COMMITTED);
}
}
}我们可以看到，有很多trigger前缀的方法，这些方法用于在事务操作的各个阶段触发回调，从而可以精确控制在事务执行的不同阶段所要执行的操作，这些回调实际上都通过TransactionSynchronizationUtils来实现，它会遍历TransactionSynchronizationManager#synchronizations集合中的TransactionSynchronization对象，然后分别触发集合中各个元素对应方法的调用。例如：
TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
@Override
public void afterCommit() {
// do something after commit
}
});3. 总结
通过上文诉述，Spring事务主要涉及数据库事务，除了包含事务通用属性外，还有特殊属性：传播行为，AOP around是spring事务实现的原理，其中涉及到传播行为又使用了Threadlocal。
