Spring事务原理源码剖析

1. 数据库事务特性

1.1 ACID特性

事务（Transaction）是数据库系统中一系列操作的一个逻辑单元，所有操作要么全部成功要么全部失败。

事务是区分文件存储系统与Nosql数据库重要特性之一，其存在的意义是为了保证即使在并发情况下也能正确的执行crud操作。怎样才算是正确的呢？这时提出了事务需要保证的四个特性即ACID：

• A: 原子性(atomicity)

  ​ 一个事务（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。

• C: 一致性(consistency)

  ​ 在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则，这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以自发性地完成预定的工作。

• I: 隔离性(isolation)

  ​ 数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别，包括读未提交（Read uncommitted）、读已提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。

• D: 持久性(durability)

  ​ 事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。

1.2 事务隔离级别

在高并发的情况下，要完全保证其ACID特性是非常困难的，除非把所有的事务串行化执行，但带来的负面的影响将是性能大打折扣。很多时候我们有些业务对事务的要求是不一样的，所以数据库中设计了四种隔离级别，供用户基于业务进行选择。

数据库默认隔离级别：

Oracle中默认级别是 Read committed

mysql 中默认级别 Repeatable read

#查看mysql 的默认隔离级别
SELECT @@tx_isolation

#设置为读未提交
set tx_isolation='read-uncommitted';  

#设置为读已提交
set tx_isolation='read-committed';  

#设置为可重复读
set tx_isolation='REPEATABLE-READ';   

#设置为串行化
set tx_isolation='SERIALIZABLE';

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-sOvk4nL4-1575632918785)(C:\Users\chaos\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1562035622905.png)]

• 脏读

一个事务读取到另一事务未提交的更新数据

session_1

#设置为读未提交
set tx_isolation='read-uncommitted';  

BEGIN;

insert INTO `account` (accountName,user,money) VALUES ('222','cat',1000);

rollback;

commit;

session_2

#设置为读未提交
set tx_isolation='read-uncommitted';  

SELECT * from account;

• 不可重复读

在同一事务中,多次读取同一数据返回的结果有所不同, 换句话说, 后续读取可以读到另一事务已提交的更新数据. 相反, “可重复读”在同一事务中多次读取数据时, 能够保证所读数据一样, 也就是后续读取不能读到另一事务已提交的更新数据。

事务B修改数据导致当前事务A前后读取数据不一致 ，侧重点在于事务B的修改

当前事务读到了其他事务修改的数据

session_1

#设置为读已提交
set tx_isolation='read-committed';  

BEGIN;

SELECT * from `account`;

# 其他操作

SELECT * from `account`;

commit;

session_2

#设置为读已提交
set tx_isolation='read-committed';  

// 
UPDATE account SET money= money+1 where user='cat';

• 幻读

查询表中一条数据如果不存在就插入一条，并发的时候却发现，里面居然有两条相同的数据。

事务A修改表中数据，此时事务B插入一条新数据，事务A查询发现表中还有没修改的数据，像是出现幻觉

事务A读到了事务B新增的数据，导致结果不一致， 侧重点在于事务B新增数据

session_1

#设置为可重复读
set tx_isolation='REPEATABLE-READ'; 

BEGIN;

SELECT * FROM `account` WHERE `user` = 'cat';

#此时，另一个事务插入了数据

SELECT * FROM `account` WHERE `user` = 'cat';

insert INTO `account` (accountName,user,money) VALUES ('222','cat',1000);

SELECT * FROM `account` WHERE `user` = 'cat';

update `account` set money=money+10 where `user` = 'cat' and id=1;

SELECT * FROM `account` WHERE `user` = 'cat';

commit;

session_2

#设置为可重复读
set tx_isolation='REPEATABLE-READ';

insert INTO `account` (accountName,user,money) VALUES ('222','cat',1000);

2. Spring 事务应用及源码分析

2.1 Spring 事务相关API

Spring 事务是在数据库事务的基础上进行封装扩展 其主要特性如下：

• 支持原有的数据事务的隔离级别加入了事务传播的概念
• 提供多个事务的合并或隔离的功能
• 提供声明式事务，让业务代码与事务分离，事务变得更易用 （AOP）

Spring 提供了事务相关接口：

• TransactionDefinition

  事务定义 ： 事务的隔离级别 事务的传播行为

• TransactionAttribute

  事务属性，实现了对回滚规则的扩展(处理异常)

• PlatformTransactionManager

  事务管理器

  public interface PlatformTransactionManager {
  
      TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException;
  
      void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
  
      void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
  }
  

• TransactionStatus

  事务运行时状态

  public interface TransactionStatus extends SavepointManager {
  
      boolean isNewTransaction();
  
      boolean hasSavepoint();
  
      void setRollbackOnly();
  
      boolean isRollbackOnly();
  
      void flush();
  
      boolean isCompleted();
  
  }
  

相关的实现类：

• TransactionInterceptor

  事务拦截器，实现了MethodInterceptor

  [外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-YzDw2h2D-1575632918786)(C:\Users\chaos\AppData\Roaming\Typora\typora-user-images\1562144926105.png)]

• TransactionAspectSupport

  事务切面支持, 内部类TransactionInfo封装了事务相关属性

  TransactionAspectSupport.TransactionInfo

  protected final class TransactionInfo {
      @Nullable
      private final PlatformTransactionManager transactionManager;
  
      @Nullable
      private final TransactionAttribute transactionAttribute;
  
      private final String joinpointIdentification;
  
      @Nullable
      private TransactionStatus transactionStatus;
  
      @Nullable
      private TransactionInfo oldTransactionInfo;
  

2.2 编程式事务

public class SpringTransactionExample {
    private static String url = "jdbc:mysql://127.0.0.1:3306/test";
    private static String user = "root";
    private static String password = "root";



    public static void main(String[] args) {

        // 获取数据源
        final DataSource ds = new DriverManagerDataSource(url, user, password);
        // 编程式事务
        final TransactionTemplate template = new TransactionTemplate();
        // 设置事务管理器
        template.setTransactionManager(new DataSourceTransactionManager(ds));

        template.execute(new TransactionCallback<Object>() {
            @Override
            public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {
                Connection conn = DataSourceUtils.getConnection(ds);
                Object savePoint = null;
                try {
                    {
                        // 插入
                        PreparedStatement prepare = conn.
                                prepareStatement(
                                "insert INTO account (accountName,user,money) VALUES (?,?,?)");
                        prepare.setString(1, "111");
                        prepare.setString(2, "aaa");
                        prepare.setInt(3, 10000);
                        prepare.executeUpdate();
                    }
                    // 设置保存点
                   savePoint = status.createSavepoint();
                    {
                        // 插入
                        PreparedStatement prepare = conn.
                                prepareStatement(
                                "insert INTO account (accountName,user,money) VALUES (?,?,?)");
                        prepare.setString(1, "222");
                        prepare.setString(2, "bbb");
                        prepare.setInt(3, 10000);
                        prepare.executeUpdate();
                    }
                    {
                        // 更新
                        PreparedStatement prepare = conn.prepareStatement(
                                "UPDATE account SET money= money+100 where user=?");
                        prepare.setString(1, "aaa");
                        prepare.executeUpdate();
                        //int i=1/0;

                    }
                } catch (SQLException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (Exception e) {
                    System.out.println("更新失败");
                    if (savePoint != null) {
                        status.rollbackToSavepoint(savePoint);
                    } else {
                        status.setRollbackOnly();
                    }
                }
                return null;
            }
        });
    }


}

2.2 声明式事务

xml配置

添加tx名字空间

xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"

开启事务的注解支持

<!-- 开启事务控制的注解支持 -->  
<tx:annotation-driven transaction-manager="txManager"/>

配置事务管理器和数据源

<bean id="dataSource" class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
    <constructor-arg name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1/test"/>
    <constructor-arg name="username" value="root"/>
    <constructor-arg name="password" value="root"/>
</bean>


<bean id="txManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
    <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>

事务切面配置

<!-- 事物切面配置 -->  
<tx:advice id="advice" transaction-manager="txManager">
    <tx:attributes>
        <tx:method name="update*" propagation="REQUIRED" read-only="false" rollback-for="java.lang.Exception"/>
        <tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" read-only="false"/>
    </tx:attributes>
</tx:advice>

@Transactional

事务注解配置，作用于类，方法上

属性名	说明
name	当在配置文件中有多个 TransactionManager , 可以用该属性指定选择哪个事务管理器。
propagation	事务的传播行为，默认值为 REQUIRED。
isolation	事务的隔离度，默认值采用 DEFAULT。
timeout	事务的超时时间，默认值为-1。如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。
read-only	指定事务是否为只读事务，默认值为 false；为了忽略那些不需要事务的方法，比如读取数据，可以设置 read-only 为 true。
rollback-for	用于指定能够触发事务回滚的异常类型，如果有多个异常类型需要指定，各类型之间可以通过逗号分隔。
no-rollback- for	抛出 no-rollback-for 指定的异常类型，不回滚事务。

2.3 事务失效问题

• Bean是否是代理对象

• 入口函数是否是public的

• 数据库是否支持事务(Mysql的MyIsam不支持事务) ，行锁才支持事务

• 切点是否配置正确

• 内部方法间调用导致事务失效
  因为this不是代理对象，可以配置 expose-proxy=“true” ，就可以通过AopContext.currentProxy()获取
  到当前类的代理对象。

  <!-- expose-proxy="true" 类内部可以获取到当前类的代理对象 -->
  <aop:aspectj-autoproxy expose-proxy="true"/>
  

  @EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)
  

  也可以注入当前bean

• 异常类型是否配置正确
  默认只支持 RuntimeException和Error ，不支持检查异常

  想要支持检查异常需配置rollbackFor

  @Transactional(rollbackFor = Exception.class)
  

  异常体系：
  
  源码分析

#找事务拦截器
TransactionInterceptor#invoke
# 事务相关的调用
TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction
#异常回滚的逻辑
TransactionAspectSupport#completeTransactionAfterThrowing

#异常回滚
txInfo.transactionAttribute.rollbackOn(ex)

#可以设置异常回滚规则  
RuleBasedTransactionAttribute#rollbackOn

# 默认的异常回滚规则
DefaultTransactionAttribute#rollbackOn
public boolean rollbackOn(Throwable ex) {
	return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);
}

2.4 事务传播机制

传播属性

常用事务传播机制：

• PROPAGATION_REQUIRED

  这个也是默认的传播机制；

• PROPAGATION_REQUIRES_NEW

  总是新启一个事务，这个传播机制适用于不受父方法事务影响的操作，比如某些业务场景下需要记录业务日志，用于异步反查，那么不管主体业务逻辑是否完成，日志都需要记录下来，不能因为主体业务逻辑报错而丢失日志；

• PROPAGATION_NOT_SUPPORTED

  可以用于发送提示消息，站内信、短信、邮件提示等。不属于并且不应当影响主体业务逻辑，即使发送失败也不应该对主体业务逻辑回滚。

源码分析

#找事务拦截器
TransactionInterceptor#invoke
# 事务相关的调用
>TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction

#返回事务信息 TransactionInfo
>TransactionAspectSupport#createTransactionIfNecessary

# 返回 TransactionStatus  包含事务传播属性的逻辑
>AbstractPlatformTransactionManager#getTransaction

原创不易，希望大家关注下我的公众号，是对作者最大的鼓励。谢谢你，爱你三千遍。