Spring 系列.事務管理

本文對應官方文檔的Transaction Management 章節

Spring提供了一致的事務管理抽象。這個抽象是Spring最重要的抽象之一， 它有如下的優點：

• 為不同的事務API提供一致的編程模型，如JTA、JDBC、Hibernate和MyBatis數據庫層 等；
• 提供比大多數事務API更簡單的，易於使用的編程式事務管理API；
• 完美整合Spring數據訪問抽象；
• 支持Spring聲明式事務管理；

這篇博客就來介紹Spring事務管理相關的內容。

事務簡介

什么是事務

事務(Transaction)一般是指對數據庫的一個或一組操作單元。

事務的作用

1、為數據庫操作提供了一個從失敗中恢復到正常狀態的方法，同時提供了數據庫即使在異常狀態下仍能保持一致性的方法。
2、當多個應用程序在並發訪問數據庫時，可以在這些應用程序之間提供一個隔離方法，以防止彼此的操作互相干擾。

當一個事務被提交給了DBMS（數據庫管理系統），則DBMS需要確保該事務中的所有操作都成功完成且其結果被永久保存在數據庫中，如果事務中有的操作沒有成功完成，則事務中的所有操作都需要被回滾，回到事務執行前的狀態（要么全執行，要么全都不執行）;同時，該事務對數據庫或者其他事務的執行無影響，所有的事務都好像在獨立的運行。

事務的特點

事務具有4個屬性：原子性、一致性、隔離性、持久性。這四個屬性通常稱為ACID特性。

原子性（Atomicity）：事務作為一個整體被執行，包含在其中的對數據庫的操作要么全部被執行，要么都不執行。
一致性（Consistency）：事務應確保數據庫的狀態從一個一致狀態轉變為另一個一致狀態。一致狀態的含義是數據庫中的數據應滿足完整性約束。
隔離性（Isolation）：多個事務並發執行時，一個事務的執行不應影響其他事務的執行。
持久性（Durability）：一個事務一旦提交，他對數據庫的修改應該永久保存在數據庫中。

事務的隔離級別

在多個事務並發操作的過程中，如果控制不好隔離級別，就有可能產生臟讀、不可重復讀或者幻讀等讀現象。數據操作過程中利用數據庫的鎖機制或者多版本並發控制機制獲取更高的隔離等級。但是，隨着數據庫隔離級別的提高，數據的並發能力也會有所下降。所以，如何在並發性和隔離性之間做一個很好的權衡就成了一個至關重要的問題。

ANSI/ISO SQL定義的標准隔離級別有四種，從高到底依次為：可序列化(Serializable)、可重復讀(Repeatable reads)、提交讀(Read committed)、未提交讀(Read uncommitted)。

1. 讀未提交
   未提交讀(READ UNCOMMITTED)是最低的隔離級別。通過名字我們就可以知道，在這種事務隔離級別下，一個事務可以讀到另外一個事務未提交的數據。未提交讀會導致臟讀

事務在讀數據的時候並未對數據加鎖。

務在修改數據的時候只對數據增加行級共享鎖。

2. 讀已提交
   提交讀(READ COMMITTED)也可以翻譯成讀已提交，通過名字也可以分析出，在一個事務修改數據過程中，如果事務還沒提交，其他事務不能讀該數據。讀已提交會導致不可重復讀。

事務對當前被讀取的數據加 行級共享鎖（當讀到時才加鎖），一旦讀完該行，立即釋放該行級共享鎖；
事務在更新某數據的瞬間（就是發生更新的瞬間），必須先對其加 行級排他鎖，直到事務結束才釋放。

3. 可重復讀
   可重復讀能保障一個事務在事務內讀到的某條數據是一致的。但是可重復讀不能解決幻讀的問題。就是在事務還沒結束時，其他事務又插入了一條新的數據。

事務在讀取某數據的瞬間（就是開始讀取的瞬間），必須先對其加 行級共享鎖，直到事務結束才釋放；
事務在更新某數據的瞬間（就是發生更新的瞬間），必須先對其加 行級排他鎖，直到事務結束才釋放

4. 序列化
   可序列化(Serializable)是最高的隔離級別，前面提到的所有的隔離級別都無法解決的幻讀，在可序列化的隔離級別中可以解決。

事務在讀取數據時，必須先對其加 表級共享鎖 ，直到事務結束才釋放；
事務在更新數據時，必須先對其加 表級排他鎖 ，直到事務結束才釋放。

下面是臟讀、不可重復讀和幻讀的解釋。

臟讀就是指當一個事務正在訪問數據，並且對數據進行了修改，而這種修改還沒有提交(commit)到數據庫中，這時，另外一個事務也訪問這個數據，然后使用了這個數據。因為這個數據是還沒有提交的數據，那么另外一個事務讀到的這個數據是臟數據，依據臟數據所做的操作可能是不正確的。
不可重復讀:在一個事務內，多次讀同一個數據。在這個事務還沒有結束時，另一個事務也訪問該同一數據。那么，在第一個事務的兩次讀數據之間。由於第二個事務的修改，那么第一個事務讀到的數據可能不一樣，這樣就發生了在一個事務內兩次讀到的數據是不一樣的，因此稱為不可重復讀，即原始讀取不可重復。
幻讀指的是一個事務在前后兩次查詢同一個范圍的時候，后一次查詢看到了前一次查詢沒有看到的數據行。幻讀專指“新插入的行”是不可重復讀(Non-repeatable reads)的一種特殊場景

Spring事務

Spring事務模型的優勢

事務可以分為本地事務和全局事務，這兩種事務都有一定程度的局限性，Spring框架的事務管理支持解決全局和本地事務模型的局限性。

1. 全局事務
全局事務可以讓你跨多個事務進行工作，比如你的事務同事包含多個關系型數據庫，也可以包含關系型數據庫和JMS事務。一般情況下都是通過JTA來實現全局事務，但是JTA一般需要具體的應用容器來支持，這就導致代碼的通用性較低。

下面舉個全局事務的列子，方便理解。

在電商網站上，在消費者點擊購買按鈕后，交易后台會進行庫存檢查、下單、減庫存、更新訂單狀態等一連串的服務調用，每一個操作對應一個獨立的服務，服務一般會有獨立的數據庫，因此會產生分布式事務問題。分布式事務就是一種比較常見的全局事務。

2. 本地事務

本地事務和具體的某個事務關聯，比如說JDBC事務。本地事務比較簡單，但是不能實現分布式事務的功能。

Spring提供了統一方便的事務編程模型，可以解決上面本地事務和全局事務的局限。使用Spring的事務API進行事務管理，底層可以適應各種事務資源。

Spring事務抽象

Spring為提供統一的事務編程模型，提供相關的接口。主要接口如下：

public interface PlatformTransactionManager {

    TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException;

    void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;

    void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}

上面接口的getTransaction方法接收一個TransactionDefinition參數，返回一個TransactionStatus 值。其中TransactionStatus 可能代表一個新的事務，或者返回一個已經存在本次調用棧中的事務。（TransactionStatus 和具體的線程綁定。可以自己寫代碼測試下）

TransactionStatus接口定義如下。

public interface TransactionStatus extends SavepointManager {

    boolean isNewTransaction();

    boolean hasSavepoint();

    void setRollbackOnly();

    boolean isRollbackOnly();

    void flush();

    boolean isCompleted();
}

聲明式事務管理

使用Spring的事務管理，推薦使用聲明式事務管理。Spring的聲明式事務管理是通過Spring的AOP功能實現的。

因為平時在開發過程中都是使用注解的方式使用聲明式事務，下面就介紹注解的方式（基於XML配置的方式也能實現一樣的功能，但是配置比較復雜，不是首選）。

step1：添加@EnableTransactionManagement注解

@Configuration
@EnableTransactionManagement
@MapperScan("com.csx.demo.spring.boot.dao")
public class MyBatisConfig {

}

step2：添加@Transactional注解到接口的實現。

@Service
@Transactional(readOnly = true,rollbackFor = Exception.class)
public class SysUserServiceImpl implements SysUserService {

    @Autowired
    private SysUserMapper sysUserMapper;

    @Override
    @Transactional(readOnly = false, propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public int saveSysUser(SysUser user) {
        int i = sysUserMapper.insert(user);
        return i;
    }
}

使用Spring的聲明式事務就這么簡單。

當你使用Spring的AOP方式來使用事務的話，你添加@Transactional注解的方法一定要是public的，不然事務不會生效。

假如你需要讓非public的方法生效，你需要使用AspectJ 的AOP實現。（說明：Spring的AOP功能有兩種實現方式，一種是Spring自己實現的AOP功能，主要是通過JDK動態代理或者CGLIB動態代理實現的。還有一種方式是整合AspectJ 這個第三方AOP框架實現的）

另外，@Transactional注解可以添加到接口、接口中的方法定義、類和類里面的方法。Spring團隊建議將注解加到具體的類和方法實現上，而不是加到接口定義上（原因見下面英文描述）。當然，您可以將@Transactional注釋放在接口(或接口方法)上，但是只有在使用基於接口的代理時，才會像您期望的那樣工作。

The fact that Java annotations are not inherited from interfaces means that, if you use class-based proxies (proxy-target-class="true") or the weaving-based aspect (mode="aspectj"), the transaction settings are not recognized by the proxying and weaving infrastructure, and the object is not wrapped in a transactional proxy.

@Transactional注解的配置

@Transactional注解可以進行以下配置。

Property	Type	Description
value	String	一個項目中可以存在多個事務管理器，這個值用於指定具體使用哪個事務管理器，默認值transactionManager。
propagation	enum: Propagation	設置傳播機制
isolation	enum: Isolation	設置隔離級別（只有當傳播機制設置成 REQUIRED or REQUIRES_NEW時這個配置才生效）
timeout	int (in seconds of granularity)	設置超時時間（以秒為單位，只有當傳播機制設置成 REQUIRED or REQUIRES_NEW時這個配置才生效）
readOnly	boolean	只讀事務配置（只有當傳播機制設置成 REQUIRED or REQUIRES_NEW時這個配置才生效）
rollbackFor	Array of Class objects, which must be derived from Throwable.	回滾的異常
rollbackForClassName	Array of class names. The classes must be derived from Throwable.
noRollbackFor	Array of Class objects, which must be derived from Throwable.	不回滾的異常
noRollbackForClassName	Array of String class names, which must be derived from Throwable.

假如我們沒有配置上面的屬性，這些屬性也都是有默認值的。

• The propagation setting is PROPAGATION_REQUIRED.
• The isolation level is ISOLATION_DEFAULT.
• The transaction is read-write.
• The transaction timeout defaults to the default timeout of the underlying transaction system, or to none if timeouts are not supported.
• Any RuntimeException triggers rollback, and any checked Exception does not.（默認回滾RuntimeException ）

多事務管理器

有時候項目中可能會存在多個事務管理器，比如JDBC事務，比如JMS事務。這時候我們可以通過transactionManager屬性指定。

public class TransactionalService {

    @Transactional("jdbc")
    public void setSomething(String name) { ... }

    @Transactional("jms")
    public void doSomething() { ... }
}

上面的jdbc和jms是指兩個事務管理器在Spring容器中Bean的名字。

事務的傳播機制

在TransactionDefinition這個類中定義了6中傳播機制的類型。

1. PROPAGATION_REQUIRED

2. PROPAGATION_REQUIRES_NEW

3. PROPAGATION_NESTED

只支持JDBC事務。

Spring 事務的隔離級別

待整理。。。

編程式事務管理

Spring框架提供兩種方式來進行編程式事務管理：

• The TransactionTemplate.
• PlatformTransactionManager 的實現。

Spring團隊推薦使用第一種方式進行編程式事務管理，TransactionTemplate對PlatformTransactionManager進行了封裝，使用起來更加方便。但是不管怎么樣，使用編程式事務管理都會讓你的代碼和Spring事務API耦合。

1. 使用TransactionTemplate進行事務管理

下面是使用TransactionTemplate進行事務管理的一個例子。你需要編寫一個TransactionCallback實現(通常表示為匿名內部類)，該實現包含您需要在事務上下文中執行的代碼。

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@SpringBootTest(classes = TxApp.class)
public class TxTest {

    @Autowired
    private SqlSessionFactory sqlSessionFactory;

    @Autowired
    private TransactionTemplate transactionTemplate;

    @Test
    public void selectUserTest() {

        SqlSession sqlSession1 = sqlSessionFactory.openSession();
        //同一個sqlSession創建的Mapper
        SysUserMapper mapper = sqlSession1.getMapper(SysUserMapper.class);
        SysUser sysUser = new SysUser();
        sysUser.setUsername("zyzl");
        sysUser.setPassword("11");

        //有返回值的操作
        transactionTemplate.execute(new TransactionCallback() {
            @Override
            public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {
                try {
                    return mapper.insert(sysUser);
                } catch (Exception e) {
                    status.setRollbackOnly();
                    throw e;
                }
            }
        });

        //沒返回值的操作
        transactionTemplate.executeWithoutResult(new Consumer<TransactionStatus>() {
            @Override
            public void accept(TransactionStatus transactionStatus) {
                try {
                    mapper.insert(sysUser);
                } catch (Exception e) {
                    transactionStatus.setRollbackOnly();
                    throw e;
                }
            }
        });
    }

}

您可以通過編程方式或配置方式在TransactionTemplate上指定事務設置(例如傳播模式、隔離級別、超時等)。默認情況下，TransactionTemplate實例具有默認的事務設置。以下示例顯示了特定TransactionTemplate自定義設置。

// 對於一個新方法，重新創建一個TransactionTemplate
this.transactionTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);
// 設置隔離級別
transactionTemplate.setIsolationLevel(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED);
// 設置超時時間
transactionTemplate.setTimeout(30);
// 設置傳播機制
transactionTemplate.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);

TransactionTemplate類的實例是線程安全的，因為實例不維護任何會話狀態。然而，TransactionTemplate實例仍然保持配置狀態。因此，雖然許多類可能共享TransactionTemplate的單個實例，但如果一個類需要使用具有不同設置(例如，不同的隔離級別)的TransactionTemplate，則需要創建兩個不同的TransactionTemplate實例。

2. 使用PlatformTransactionManager進行事務管理

DefaultTransactionDefinition def = new DefaultTransactionDefinition();
// explicitly setting the transaction name is something that can be done only programmatically
def.setName("SomeTxName");
// 設置傳播機制
def.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);
//開啟事務
TransactionStatus status = txManager.getTransaction(def);
try {
    // execute your business logic here
}
catch (MyException ex) {
    txManager.rollback(status);
    throw ex;
}
//提交事務
txManager.commit(status);

聲明式事務和編程式事務怎么選擇

通常建議使用聲明式事務，因為聲明式事務不摻雜業務邏輯，配置起來非常方便。

只有當你的事務需要結合具體的業務邏輯時才建議使用編程式事務。

事務綁定事件

使用@TransactionalEventListener可以在事務提交前后，回滾后等階段觸發某些操作。但是這個功能暫時還沒想到很好的使用場景。后續有需要再來用。

@Component
public class MyComponent {

    @TransactionalEventListener
    public void handleOrderCreatedEvent(CreationEvent<Order> creationEvent) {
        // ...
    }
}

重要類和接口

• PlatformTransactionManager：事務管理器，用於獲取事務，提交回滾事務；
• TransactionDefinition：
• TransactionStatus：代表一個事務

事務為什么要加在service層

一個Service的方法可能會調用多個Dao方法，如果將事務配置在Dao層，就會提交多個事務。這樣就會出現一種情況，第一事務提交成功，但是第二的Dao事務失敗了，就無法回滾第一個Dao提交的事務。

如果將事務加在controller層，事務的范圍比較大，而且controller層的內容基本都不涉及數據庫操作。

綜合下來，還是將事務加在service比較合理。

還有一個問題就是：事務是加在整個Service類上比較好，還是加在具體的方法上比較好？

我個人的建議是加在具體的方法上比較好，因為很多方法其實是不需要事務的。

進一步閱讀

Distributed transactions in Spring, with and without XA is a JavaWorld presentation in which Spring’s David Syer guides you through seven patterns for distributed transactions in Spring applications, three of them with XA and four without.（Spring實現分布式事務的介紹）

怎么用 Spring 的事務框架來實現分布式事務？demo 怎么寫？具體的可能還需要特殊的容器支持，比如IBM WebSphere或者Oracle WebLogic Server等。

涉及的類有：

• JtaTransactionManager
• WebSphereUowTransactionManager
• WebLogicJtaTransactionManager

參考閱讀

• spring transaction源碼分析--事務架構