淺談Spring的事務隔離級別與傳播性

這篇文章以一個問題開始，如果你知道答案的話就可以跳過不看啦@(o･ｪ･)@

Q:在一個批量任務執行的過程中，調用多個子任務時，如果有一些子任務發生異常，只是回滾那些出現異常的任務，而不是整個批量任務，請問在Spring中事務需要如何配置才能實現這一功能呢？

隔離級別

隔離性（Isolation）作為事務特性的一個關鍵特性，它要求每個讀寫事務的對象對其他事務的操作對象能相互分離，即該事務提交前對其他事務都不可見，在數據庫層面都是使用鎖來實現。

事務的隔離級別從低到高有以下四種：

• READ UNCOMMITTED（未提交讀）：這是最低的隔離級別，其含義是允許一個事務讀取另外一個事務沒有提交的數據。READ UNCOMMITTED是一種危險的隔離級別，在實際開發中基本不會使用，主要是由於它會帶來臟讀問題。

  時間	事務1	事務2	備注
  1	讀取庫存為100	---	---
  2	扣減庫層50	---	剩余50
  3		扣減庫層50	---
  4		提交事務	庫存保存為0
  5	回滾事務	---	事務回滾為0

臟讀對於要求數據一致性的應用來說是致命的，目前主流的數據庫的隔離級別都不會設置成READ UNCOMMITTED。不過臟讀雖然看起來毫無用處，但是它主要優點是並發能力高，適合那些對數據一致性沒有要求而追求高並發的場景。

• READ COMMITTED（讀寫提交）: 它是指一個事務只能讀取另外一個事務已經提交的數據，不能讀取未提交的數據。READ COMMITTED會帶來不可重復讀的問題：

時間	事務1	事務2	備注
1	讀取庫存為1
2	扣減庫存		事務未提交
3		讀取庫存為1
4	提交事務		庫存變成0
5		扣減庫存	庫存為0，無法扣減

不可重復讀和臟讀的區別是：臟讀讀取到的是未提交的數據，而不可重復讀讀到的確實已經提交的數據，但是違反了數據庫事務一致性的要求。

一般來說，不可重復讀的問題是可以接受的，因為其讀到的是已經提交的數據，本身並不會帶來很大的問題。因此，很多數據庫如（ORACLE，SQL SERVER）將其默認隔離級別設置為READ COMMITTED，允許不可重復讀的現象。

• REPEATABLE READ （可重復讀）：可重復讀的目標是為了克服READ COMMITED中出現的不可重復讀，它指在同一個事務內的查詢都是與事務開始時刻一致，以上表為例，在REPEATABLE READ隔離級別下它會發生如下變化：

時間	事務1	事務2	備注
1	讀取庫存為1
2	扣減庫存		事務未提交
3		讀取庫存	不允許讀取，等待事務1提交
4	提交事務		庫存變成0
5		讀取庫存	庫存為0，無法扣減

REPEATABLE READ雖然解決了不可重復讀問題，但是他又會帶來幻讀問題，幻讀是指，在一個事務中，第一次查詢某條記錄，發現沒有，但是，當試圖更新這條不存在的記錄時，竟然能成功，並且，再次讀取同一條記錄，它就神奇地出現了。

時間	事務A	事務2	備注
1	begin	begin
2		讀取id為100的數據	沒有數據
3	插入id為100的數據
4	提交事務
5		讀取id為100的數據	沒有數據
6		更新id為100的數據	成功
7		讀取id為100的數據	讀取成功
8		提交事務

事務B在第2步第一次讀取id=99的記錄時，讀到的記錄為空，說明不存在id=99的記錄。隨后，事務A在第3步插入了一條id=99的記錄並提交。事務B在第5步再次讀取id=99的記錄時，讀到的記錄仍然為空，但是，事務B在第6步試圖更新這條不存在的記錄時，竟然成功了，並且，事務B在第8步再次讀取id=99的記錄時，記錄出現了。

• SERIALIZABLE（串行化）：數據庫最高的隔離級別，它要求所有的SQL都會按照順序執行，這樣可以克服上述所有隔離出現的各種問題，能夠完全包住數據的一致性。

Spring中配置隔離級別

在Spring項目中配置隔離級別只需要做如下操作

@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
public int insertUser(User user){
    return userDao.insertUser(user);
}

上面的代碼中我們使用了串行化的隔離級別來包住數據的一致性，這使它將阻塞其他的事務進行並發，所以它只能運用在那些低並發而又需要保證數據一致性的場景下。

隔離級別字典：

DEFAULT(-1),  ## 數據庫默認級別
READ_UNCOMMITTED(1),
READ_COMMITTED(2),
REPEATABLE_READ(4),
SERIALIZABLE(8);

傳播行為

在Spring中，當一個方法調用另外一個方法時，可以讓事務采取不同的策略工作，如新建事務或者掛起當前事務等，這便是事務的傳播行為。

定義

在Spring的事務機制中對數據庫存在7種傳播行為，通過枚舉類Propagation定義。

public enum Propagation {
    /**
     * 需要事務，默認傳播性行為。
     * 如果當前存在事務，就沿用當前事務，否則新建一個事務運行子方法
     */
    REQUIRED(0),
    /**
     * 支持事務，如果當前存在事務，就沿用當前事務，
     * 如果不存在，則繼續采用無事務的方式運行子方法
     */
    SUPPORTS(1),
    /**
     * 必須使用事務，如果當前沒有事務，拋出異常
     * 如果存在當前事務,就沿用當前事務
     */
    MANDATORY(2),
    /**
     * 無論當前事務是否存在，都會創建新事務允許方法
     * 這樣新事務就可以擁有新的鎖和隔離級別等特性，與當前事務相互獨立
     */
    REQUIRES_NEW(3),
    /**
     * 不支持事務，當前存在事務時，將掛起事務，運行方法
     */
    NOT_SUPPORTED(4),
    /**
     * 不支持事務，如果當前方法存在事務，將拋出異常，否則繼續使用無事務機制運行
     */
    NEVER(5),
    /**
     * 在當前方法調用子方法時，如果子方法發生異常
     * 只回滾子方法執行過的SQL，而不回滾當前方法的事務
     */
    NESTED(6);
	......
}

日常開發中基本只會使用到REQUIRED(0),REQUIRES_NEW(3),NESTED(6)三種。

NESTED和REQUIRES_NEW是有區別的。NESTED傳播行為會沿用當前事務的隔離級別和鎖等特性，而REQUIRES_NEW則可以擁有自己獨立的隔離級別和鎖等特性。

NESTED的實現主要依賴於數據庫的保存點（SAVEPOINT）技術，SAVEPOINT記錄了一個保存點，可以通過ROLLBACK TO SAVEPOINT來回滾到某個保存點。如果數據庫支持保存點技術時就啟用保存點技術；如果不支持就會新建一個事務去執行代碼，也就相當於REQUIRES_NEW。

Transactional自調用失效

如果一個類中自身方法的調用，我們稱之為自調用。如一個訂單業務實現類OrderServiceImpl中有methodA方法調用了自身類的methodB方法就是自調用，如：

@Transactional
public void methodA(){
    for (int i = 0; i < 10; i++) {
        methodB();
    }
}
    
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED,propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public int methodB(){
    ......
}

在上面方法中不管methodB如何設置隔離級別和傳播行為都是不生效的。即自調用失效。

這主要是由於@Transactional的底層實現原理是基於AOP實現，而AOP的原理是動態代理，在自調用的過程中是類自身的調用，而不是代理對象去調用，那么就不會產生AOP，於是就發生了自調用失敗的現象。

要克服這個問題，有2種方法：

• 編寫兩個Service,用一個Service的methodA去調用另外一個Service的methodB方法，這樣就是代理對象的調用，不會有問題；
• 在同一個Service中，methodA不直接調用methodB，而是先從Spring IOC容器中重新獲取代理對象`OrderServiceImpl·,獲取到后再去調用methodB。說起來有點亂，還是show you the code。

public class OrderServiceImpl implements OrderService,ApplicationContextAware {
    private ApplicationContext applicationContext = null;

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) {
        this.applicationContext = applicationContext;
    }

    @Transactional
    public void methodA(){
        OrderService orderService = applicationContext.getBean(OrderService.class);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            orderService.methodB();
        }
    }

    @Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED,propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public int methodB(){
        ......
    }

}

上面代碼中我們先實現了ApplicationContextAware接口，然后通過applicationContext.getBean()獲取了OrderService的接口對象。這個時候獲取到的是一個代理對象，也就能正常使用AOP的動態代理了。

回到最開始的那個問題，看完這篇文章是不是有答案了呢？