Spring @Transactional工作原理

本文將深入研究Spring的事務管理。主要介紹@Transactional在底層是如何工作的。之后的文章將介紹：

• propagation（事務傳播）和isolation（隔離性）等屬性的使用
• 事務使用的陷阱有哪些以及如何避免

JPA和事務管理

很重要的一點是JPA本身並不提供任何類型的聲明式事務管理。如果在依賴注入容器之外使用JPA，事務處理必須由開發人員編程實現。

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UserTransaction utx = entityManager.getTransaction();        try {          utx.begin();            businessLogic();            utx.commit();      } catch (Exception ex) {          utx.rollback();          throw ex;      }

這種方式的事務管理使事務范圍可以在代碼中很清晰地表達出來，但它有以下缺點：

• 容易出現重復代碼和錯誤
• 任何錯誤可能產生較大的影響
• 錯誤難以調試和復現
• 降低了代碼庫的可讀性
• 如果該方法調用了其他的事務方法如何處理呢？

使用Spring @Transactional

使用Spring @Transactional，上面的代碼就簡化為：

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@Transactional      public void businessLogic() {          ... use entity manager inside a transaction ...      }

代碼更加簡潔，可讀性更好，也是目前Spring中事務處理的推薦方式。

通過使用@Transactional，事務傳播等很多重要方面可以自動處理。這種情況下如果businessLogic()調用了其他事務方法，該方法將根據選項確定如何加入正在運行事務。

這個強大機制的一個潛在缺點是它隱藏了底層的運行，當它不能正常工作時很難調試。

@Transactional含義

關於@Transactional，關鍵點之一是要考慮兩個獨立的概念，它們都有各自的范圍和生命周期：

• persistence context(持久化上下文)
• database transaction（事務）

@Transactional本身定義了單個事務的范圍。這個事務在persistence context的范圍內。

JPA中的持久化上下文是EntityManager，內部實現使用了Hibernate Session（使用Hibernate作為持久化provider）。

持久化上下文僅僅是一個同步對象，它記錄了有限集合的Java對象的狀態，並且保證這些對象的變化最終持久化到數據庫。

這是與單個事務非常不同的概念。一個Entity Manager可以跨越多個事務使用，而且的確是這樣使用的。

EntityManager何時跨越多個事務？

最常見的情況是應用使用Open Session In View模式處理懶初始化異常時，之前的文章介紹過這種做法的優勢和劣勢。

這種情況下視圖層運行的多個查詢處於獨立的事務中，而不是單事務的業務邏輯，但這些查詢由相同的entity manager管理。

另一種情況是開發人員將持久化上下文標記為PersistenceContextType.EXTENDED，這表示它能夠響應多個請求。

如何定義EntityManager和Transaction之間的關系？

這由應用開發者來選擇，但是JPA Entity Manager最常用的方式是“Entity Manager per application transaction”(每個事務都有自己的實體管理器)模式。entity manager注入的常用方法是：

1 2	@PersistenceContext      private EntityManager em;

這里默認為“Entity Manager per transaction”模式。這種模式下如果在@Transactional方法內部使用該Entity Manager，那么該方法將在單一事務中運行。

@PersistenceContext如何工作？

隨之而來的問題就是@PersistenceContext如何僅在容器啟動時注入entity manager，假定entity manager生命周期很短暫，而且每次請求需要多個entity manager。

答案是它不能：EntityManager是一個接口，注入到spring bean中的不是entity manager本身，而是在運行時代理具體entity manager的context aware proxy（上下文感知代理）。

通常用於代理的具體類為SharedEntityManagerInvocationHandler，借助調試器可以確認這一點。

那么@Transactional如何工作？

實現了EntityManager接口的持久化上下文代理並不是聲明式事務管理的唯一部分，事實上包含三個組成部分：

• EntityManager Proxy本身
• 事務的切面
• 事務管理器

看一下這三部分以及它們之間的相互作用。

事務的切面

事務的切面是一個“around（環繞）”切面，在注解的業務方法前后都可以被調用。實現切面的具體類是TransactionInterceptor。

事務的切面有兩個主要職責：

• 在’before’時，切面提供一個調用點，來決定被調用業務方法應該在正在進行事務的范圍內運行，還是開始一個新的獨立事務。
• 在’after’時，切面需要確定事務被提交，回滾或者繼續運行。

在’before’時，事務切面自身不包含任何決策邏輯，是否開始新事務的決策委派給事務管理器完成。

事務管理器

事務管理器需要解決下面兩個問題：

• 新的Entity Manager是否應該被創建？
• 是否應該開始新的事務？

這些需要事務切面’before’邏輯被調用時決定。事務管理器的決策基於以下兩點：

• 事務是否正在進行
• 事務方法的propagation屬性（比如REQUIRES_NEW總要開始新事務）

如果事務管理器確定要創建新事務，那么將：

• 創建一個新的entity manager
• entity manager綁定到當前線程
• 從數據庫連接池中獲取連接
• 將連接綁定到當前線程

使用ThreadLocal變量將entity manager和數據庫連接都綁定到當前線程。

事務運行時他們存儲在線程中，當它們不再被使用時，事務管理器決定是否將他們清除。

程序的任何部分如果需要當前的entity manager和數據庫連接都可以從線程中獲取。

EntityManager proxy

EntityManager proxy(前面已經介紹過)就是謎題的最后一部分。當業務方法調用entityManager.persist()時，這不是由entity manager直接調用的。

而是業務方法調用代理，代理從線程獲取當前的entity manager，前面介紹過事務管理器將entity manager綁定到線程。

了解了@Transactional機制的各個部分，我們來看一下實現它的常用Spring配置。

整合三個部分

如何將三個部分組合起來使事務注解可以正確地發揮作用呢？首先定義entity manager工廠。

這樣就可以通過持久化上下文注解注入Entity Manager proxy。

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@Configuration      public class EntityManagerFactoriesConfiguration {          @Autowired          private DataSource dataSource;            @Bean (name = "entityManagerFactory" )          public LocalContainerEntityManagerFactoryBean emf() {              LocalContainerEntityManagerFactoryBean emf = ...              emf.setDataSource(dataSource);              emf.setPackagesToScan(                  new String[] { "your.package" });              emf.setJpaVendorAdapter(                  new HibernateJpaVendorAdapter());              return emf;          }      }

下一步實現配置事務管理器和在@Transactional注解的類中應用事務的切面。

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@Configuration      @EnableTransactionManagement      public class TransactionManagersConfig {          @Autowired          EntityManagerFactory emf;          @Autowired          private DataSource dataSource;            @Bean (name = "transactionManager" )          public PlatformTransactionManager transactionManager() {              JpaTransactionManager tm =                  new JpaTransactionManager();                  tm.setEntityManagerFactory(emf);                  tm.setDataSource(dataSource);              return tm;          }      }

注解@EnableTransactionManagement通知Spring，@Transactional注解的類被事務的切面包圍。這樣@Transactional就可以使用了。

總結

Spring聲明式事務管理機制非常強大，但它可能被誤用或者容易發生配置錯誤。

當這個機制不能正常工作或者未達到預期運行結果等問題出現時，理解它的內部工作情況是很有幫助的。

需要記住的最重要的一點是，要考慮到兩個概念：事務和持久化上下文，每個都有自己不可讀的明顯的生命周期。