Spring事务管理机制与配置

一、事务起步

1. 事务的基本概念

事务（transaction）是访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行的基本单元，事务一般具有 ACID 四个属性，即原子性、一致性、隔离性以及持久性：

• 原子性（Atomicity）：一个事务是一个不可分割的工作单位，事务中包括了多个操作，这些操作要么一起成功执行，要么全部一起不执行；
• 一致性（Consistency）：一旦事务完成，无论该事务是成功还是失败，系统必须保证它所建模的业务处于一致性状态，而不会是部分成功而部分失败；
• 隔离性（Isolation）：事务的执行不能被其他事务所干扰，每个事务间都应该相互隔离以防止数据被损坏；
• 持久性（Durability）：事务一旦提交，无论发生什么错误，都不应该对其结果有任何影响；

2. JDBC的事务管理

Spring事务本质上就是对数据库事务的支持，在我们还没有学习框架之前，我们事务管理可能是通过JDBC完成的，大概步骤如下代码所 示：

Connection conn = DriverManager.getConnection();
try {
    // 将自动提交设置为false  
    conn.setAutoCommit(false);
    
    // 执行CRUD操作... 
    
    // 当两个操作成功后手动提交
    conn.commit();        
} catch (Exception e) {
    // 一某个操作出错都将回滚，以上所有操作都不执行
    conn.rollback();
    e.printStackTrace();  
} finally {
    // 关闭连接
    conn.colse();
}

二、Spring事务的传播属性

事务传播就是指当多个事务方法调用时，Spring应该如何处理这些方法事务之间的行为，Spring定义了7种传播行为：

传播行为	解释
PROPAGATION_REQUIRED	如果没有事务，就新建一个事务，如果存在一个事务，就加入到这个事务，这是Spring默认的选择。
PROPAGATION_SUPPORTS	支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务的方式执行。
PROPAGATION_MANDATORY	支持当前事务，如果当前没有事务，就抛出异常。
PROPAGATION_REQUIRED_NEW	新建事务，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。（新建的事务和被挂起的事务之间没有任何关系，是两个独立的事务，外部事务失败回滚之后，内部事务是不需要回滚的。而当内部事务失败而抛出异常，被外部事务捕获，也可以不处理回滚事务）。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED	以非事务方式进行，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。
PROPAGATION_NEVER	以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。
PROPAGATION_NESTED	如果当前存在事务，就嵌套在事务内进行，如果没有事务，则按照PROPAGATION_REQUIRED属性执行。

1. 事务的配置

在具体演示上面内容前我们先来回顾如何配置Spring的事务。

1.1 基于注解的配置

• 首先需要在Spring配置文件种开启Annotation驱动，配置数据源：

  <!-- 定义事务 -->
  <bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
      <!-- ref:引入数据源  -->
  	<property name="dataSource" ref="dataSource" />
  </bean>
   
  <!-- 配置 Annotation 驱动，扫描@Transactional注解的类定义事务 -->
  <!-- 启动事物注解 transaction-manager的值必须和上面这个bean的id一样 -->
  <tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager" proxy-target-class="true" />
  

• 之后再在需要使用到事务的方法上添加@Transactional注解：

  @Transactional注解的属性解释

  • propagation：定义事务的传播属性，即当前事务方法被其他方法调用时如何处理事务间关系，默认取值为REQUIRED；
  • isolation：指定事务的隔离级别，常用取值为READ_COMMITED，读以提交；
  • 事务回滚相关：
    • noRollbackFor、noRollbackForClassName：对这个异常不进行回滚 通常情况下取默认值即可；
    • rollbackFor、rollbackForClassName：对这个异常进行回滚 通常情况下取默认值即可；
  • readOnly：设定是否为只读事务，可以帮助数据库引擎优化；
  • timeout：强制回滚时间，单位为秒。假如该方法执行需要5秒时间，而该属性设置的是2秒，如果到2秒了，该方法还没有执行完，该事务也会对该方法进行强制回滚。

  @Transactional(propagation=Propagation.REQUIRED,isolation=Isolation.READ_COMMITTED,
                 noRollbackFor={UserException.class},noRollbackForClassName="UserException",
                 rollbackFor={UserException.class},rollbackForClassName="UserException",
                 readOnly=false,timeout=100)
  public void updateUser() {
      // ...
  }
  

1.2 基于xml文件的配置

<!-- 配置事务管理器 -->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
    <!-- ref:引入数据源  -->
    <property name="dataSource" ref="dataSource" />
</bean>

<!-- 配置事务属性,transaction-manager的值必须和上面这个bean的id一样 -->
<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="transactionManager">
    <tx:attributes>
        <!-- 根据方法名指定事务属性 -->
        <tx:method name="updateUser" 
                   propagation="REQUIRED" isolation="READ_COMMITTED" 
                   no-rollback-for="UserException.class" read-only="false" 
                   rollback-for="UserException.class" timeout="5"/>
        <!-- 代表所有方法，所有的事务取默认配置 -->
        <tx:method name="*"/>
        <!-- 可以使用通配符的写法，所有使用get开头的方法，它的事务都是只做查询 -->
        <tx:method name="get*" read-only="true"/>
    </tx:attributes>
</tx:advice>

<!-- 配置事务切入点，以及把事务切入点和事务属性关联在一起 -->
<aop:config>
    <!-- 事务的切入点，execution切入点表达式 -->
    <aop:pointcut expression="execution(* com.jo.service.impl.*.*(..))" id="txPointcut"/>
    <!-- 使用aop，让事务属性和事务切入点关联 -->
    <aop:advisor advice-ref="txAdvice" pointcut-ref="txPointcut"/>
</aop:config>

2. 事务的传播行为

2. 1 PROPAGATION_REQUIRED

如果存在一个事务，则支持当前事务，如果没有则开启一个新的事务：

// 事务属性为 PROPAGATION_REQUIRED
methodA() {
    ...
    methodB();
    ...
}

// 事务属性为 PROPAGATION_REQUIRED
methodB() {
    ...
}

使用Spring声明式事务，Spring使用 AOP 来支持声明式事务，会根据事务属性，自动在方法调用之前决定是否开启一个事务，并在方法执行之后决定事务提交或回滚事务。

单独调用methodB()方法：

// 只是举例
public static void main() {
    methodB();
}

相当于：

public static void main() {
    Connection conn = null;
    try {
        conn = DriverManager.getConnection();
        conn.setAutoCommit(false);
        
        // 方法调用
        methodB();
        
        conn.commit();
    } catch(RuntimeException e) {
        // 回滚事务
        conn.rollback();
    } finally {
        // 释放资源
        conn.close();
    }
}

Spring保证methodB()方法中所有调用都获得一个相同的连接。在调用methodB()时，没有一个存在的事务，所以获得一个新的连接，开启一个新的事务。

单独调用methodA()时，在methodA()内又会调用methodB()，执行效果相当于：

public static void main() {
    Connection conn = null;
    try {
        conn = DriverManager.getConnection();
        methodA();
        conn.commit();
    } catch(RuntimeException e) {
        conn.rollback();
    } finally {
        conn.close();
    }
}

2.2 PROPAGATION_SUPPORTS

如果存在一个事务，就支持当前事务。如果没有事务，则以非事务的形式执行。

// 事务属性 PROPAGATION_REQUIRED
methodA() {
    ...
    methodB();
    ...
}

// 事务属性 PROPAGATION_SUPPORTS
methodB() {
    ...
}

当单独调用methodB()时，methodB方法是以PROPAGATION_非事务的方式运行的。而当调用methodA时，methodB则加入到methodA的事务中，以事务的方式运行；

2.3 PROPAGATION_MANDATORY

如果已经存在一个事务，支持当前事务。如果没有一个活动的事务，则抛出异常：

// 事务属性 PROPAGATION_REQUIRED
methodA() {
    methodB();
}

// 事务属性 PROPAGATION_MANDATORY
methodB() {
    ...
}

当单独调用methodB时，因为当前没有一个活动的事务，则会抛出异常throw new IllegalTransactionStateException(“Transaction propagation 'mandatory' but no existing transaction found”);

当调用 methodA 时，methodB 则加入到 methodA 的事务中，事务地执行。

2.4 PROPAGATION_REQUIRED_NEW

总是开启一个新的事务。如果一个事务已经存在，则将这个事务挂起；

// 事务属性 PROPAGATION_REQUIRED_NEW
methodA() {
    doSomethindA();
    methodB();
    doSomethindB();
}

// 事务属性 PROPAGATION_REQUIRED_NEW
methodB() {
    ...
}

调用A方法：

public static void main() {
    methodA();
}

相当于：

public staitc void main(){
    TransactionManager tm = null;
    try{
        // 获得一个JTA事务管理器
        tm = getTransactionManager();
        // 开启一个新的事务
        tm.begin();
        Transaction ts1 = tm.getTransaction();
        doSomeThing();
        // 挂起当前事务
        tm.suspend(); 
        try{
            // 开启第二个事务
            tm.begin();
            Transaction ts2 = tm.getTransaction();
            methodB();
            // 提交第二个事务
            ts2.commit();
        } Catch(RunTimeException ex) {
            // 回滚第二个事务
            ts2.rollback();
        } finally {
            //释放资源
        }
        // methodB 执行完后，恢复第一个事务
        tm.resume(ts1);
        doSomeThingB();
        // 提交第一个事务
        ts1.commit();
    } catch(RunTimeException ex) {
        // 回滚第一个事务
        ts1.rollback(); 
    } finally {
        //释放资源
    }
}

在这里，我把 ts1 称为外层事务，ts2 称为内层事务。从上面的代码可以看出，ts1 与 ts2 是两个独立的事务，互不相干。ts2 是否成功并不依赖于 ts1。如果methodA 方法在调用 methodB 方法后的 doSomeThingB 方法失败了，而methodB方法所做的结果依然被提交。而除了 methodB之外的其它代码导致的结果却被回滚了。使用PROPAGATION_REQUIRES_NEW,需要使用 JtaTransactionManager作为事务管理器。

2.5 PROPAGATION_NOT_SUPPORTED

总是非事务地执行，并挂起任何存在的事务。使用PROPAGATION_NOT_SUPPORTED,也需要使用JtaTransactionManager作为事务管理器。

2.6 PROPAGATION_NEVER

总是非事务地执行，如果存在一个活动事务，则抛出异常。

2.7 PROPAGATION_NESTED

如果一个活动的事务存在，则运行在一个嵌套的事务中. 如果没有活动事务, 则按PROPAGATION_REQUIRED 属性执行。

这是一个嵌套事务,使用JDBC 3.0驱动时,仅仅支持DataSourceTransactionManager作为事务管理器。需要JDBC 驱动的java.sql.Savepoint类。有一些JTA的事务管理器实现可能也提供了同样的功能。使用PROPAGATION_NESTED，还需要把PlatformTransactionManager的nestedTransactionAllowed属性设为true;而 nestedTransactionAllowed属性值默认为false。

// 事务属性 PROPAGATION_REQUIRED
methodA() {
    doSomeThingA();
    methodB();
    doSomeThingB();
}

// 事务属性 PROPAGATION_NESTED
methodB() {
    ...
}

如果单独调用methodB方法，则按REQUIRED属性执行。如果调用methodA方法，相当于下面的效果：

public static void main() {
    Connection conn = null;
    Savepoint savepoint = null;
    try{
        conn = getConnection();
        conn.setAutoCommit(false);
        doSomeThingA(); 
        savepoint = conn.setSavepoint();
        try{
            methodB();
        } catch(RuntimeException ex) {
            con.rollback(savepoint);
        } finally {
            //释放资源
        }
        doSomeThingB();
        con.commit();
    } catch(RuntimeException ex) {
        con.rollback();
    } finally {
        //释放资源
    }
}

当methodB方法调用之前，调用setSavepoint()方法，保存当前的状态到savepoint。如果methodB方法调用失败，则恢复到之前保存的状态。但是需要注意的是，这时的事务并没有进行提交，如果后续的代码(doSomeThingB()方法)调用失败，则回滚包括methodB方法的所有操作。

嵌套事务一个非常重要的概念就是内层事务依赖于外层事务。外层事务失败时，会回滚内层事务所做的动作。而内层事务操作失败并不会引起外层事务的回滚。

PROPAGATION_NESTED 与 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 的区别：它们非常类似，都像一个嵌套事务，如果不存在一个活动的事务，都会开启一个新的事务。使用 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 时，内层事务与外层事务就像两个独立的事务一样，一旦内层事务进行了提交后，外层事务不能对其进行回滚。两个事务互不影响。两个事务不是一个真正的嵌套事务。同时它需要 JTA 事务管理器的支持。

使用PROPAGATION_NESTED时，外层事务的回滚可以引起内层事务的回滚。而内层事务的异常并不会导致外层事务的回滚，它是一个真正的嵌套事务。DataSourceTransactionManager 使用 savepoint 支持PROPAGATION_NESTED时，需要JDBC 3.0以上驱动及1.4以上的JDK版本支持。其它的 JTATrasactionManager实现可能有不同的支持方式。

PROPAGATION_REQUIRES_NEW 启动一个新的, 不依赖于环境的 “内部” 事务. 这个事务将被完全 commited 或 rolled back 而不依赖于外部事务, 它拥有自己的隔离范围, 自己的锁, 等等. 当内部事务开始执行时, 外部事务将被挂起, 内务事务结束时, 外部事务将继续执行。

另一方面, PROPAGATION_NESTED 开始一个 “嵌套的” 事务, 它是已经存在事务的一个真正的子事务. 潜套事务开始执行时, 它将取得一个 savepoint. 如果这个嵌套事务失败, 我们将回滚到此 savepoint. 潜套事务是外部事务的一部分, 只有外部事务结束后它才会被提交。

由此可见， PROPAGATION_REQUIRES_NEW 和 PROPAGATION_NESTED 的最大区别在于, PROPAGATION_REQUIRES_NEW 完全是一个新的事务， 而 PROPAGATION_NESTED 则是外部事务的子事务， 如果外部事务 commit， 嵌套事务也会被 commit，这个规则同样适用于 roll back.

三、Spring中的事务隔离级别

1. 并发事务中的问题

除此之外，事务的并发也是常见情景，事务并发也可能存在以下问题：

• 脏读（Dirty read）：一个事务读取到了另外一个事务修改但还未提交的数据；如果另外一个事务在在这时候被回滚了，那么此时就读取到了脏数据；
• 不可重复读（Nonrepeatable read）：一个事务中发生了两次或两次以上的读操作，但是得到了不同的数据，这通常是因为另一个并发事务在两次查询期间进行了更新；
• 幻读（Phantom read）：幻读与不可重复读类似，它发生在第一个事务读取了几行数据，接着另一个事务插入/删除了一些数据。在随后第一个事务的查询中，就会发现多了/少了一些原本不存在的记录。

2. Spring中的隔离级别

隔离级别	含义
ISOLATION_DEFAULT	使用后端数据库默认的隔离级别
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED	最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读
ISOLATION_READ_COMMITTED	允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生
ISOLATION_REPEATABLE_READ	对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生
ISOLATION_SERIALIZABLE	最高的隔离级别，完全服从ACID的隔离级别，确保阻止脏读、不可重复读以及幻读，也是最慢的事务隔离级别，因为它通常是通过完全锁定事务相关的数据库表来实现的

四、 参考资料

• Spring 事务管理机制详解