Spring事务管理的实现原理

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Spring事务管理的实现原理

背景

首先，说明一下，这里指的Spring事务管理指的是spring-tx包下，仅考虑非分布式事务管理的部分。我还没学过分布式事务管理，就是一个比较有耐心肯看源码的小白罢了。

我们使用SSM框架编写自己的项目的时候，对事务管理的处理往往都停留在配置这一层，完全不去考虑它是如何实现的。现在，有了些经验之后，我就想着应该有能力去研究它的实现原理了，事务管理对数据库连接的操作的思想绝对是值得学习的。

还有一点就是，这篇博客，是我边学边写的，多少会有我逐步分析的逻辑，如果能看到这篇博客，那我基本就ok了。。。

正文

这块的学习方式，我大致就是先分析，再猜测，然后通过调试和阅读源码来证实我的猜测，并做出调整。

第一轮学习：总体分析，目标确认

总体分析

首先是最初的分析，我们得去认识一下Transaction（事务）这个东西有哪些东西需要我们注意。

1、
我们使用事务的目的肯定是为了保证原子性，其重点就是开启事务，提交，回滚和设置savepoint，在Mybatis中，Transaction类就是对Connection的封装，通过调用Connection以下方法来实现

void commit() throws SQLException;
void rollback() throws SQLException;
Savepoint setSavepoint(String name) throws SQLException;
void rollback(Savepoint savepoint) throws SQLException;
void releaseSavepoint(Savepoint savepoint) throws SQLException;

所以我们考虑的关键还是Connection对象，只要持有了Connection对象，我们就可以实现事务管理的操作。

2、
我们的事务管理一般是业务级的，也就是会对Service层的某个方法作为一个完整的事务，调用前开启事务，调用后提交，调用中途有异常就会回滚，这里就不考虑复杂的savepoint。
看到这段分析，第一瞬间就想到了AOP，通过加强方法来给所有Service业务方法提供事务支持，那么是不是让代理对象的handler持有connection就行了呢？

3、
显然是不行的，首先，service是单例的，对于并发的web项目，至少它应该是一个能制造Connection的DataSource才行。不过，就算解决了这个问题，我们需要连接的Dao层也取不到Connection对象。现在，还是让我们好好分析下各个元素之间的关系再去讨论谁来持有Connection。

先列出我们要讨论的元素：

数据库，数据源，Connection，Transaction，后端项目，Service对象，Dao对象，Handler加强方法对象，用户，线程

在这里插入图片描述
我大致表示了一下各个元素之间的数量关系，用户访问的过程大概是这样：

多个用户访问一个后端项目，后端创建多个Thread分别处理每个请求
每个Thread调用同一个Service对象的方法进入业务方法，这时候Handler就需要取得一个Connection，并且得想办法保存下来，交给Dao层对象
DataSource用来取得Connection，一个DataSource可以生成多个Connection，一个数据源需要url和用户密码来匹配一个数据库及账户，理论上一个数据库有多个数据源，但在非分布式项目中，而且一个事务只能绑定一个数据源，就当成只有一个数据源
Dao层调用Connection的方法（Mybatis就是做了这个）操作数据库，并返回给Service
Service层根据调用过程在结束后完成事务管理
为用户返回结果

4、
上面的分析中，我们看到从保证可行性的角度上

Handler必须直接或间接引用DataSource来生成Connection，同时防止Handler越权，最好找一个对象去引用DataSource
还要一个对象去保存每个线程的Connection对象，用来提供给需要Connection的Dao层对象

只要做到了以上两点，用AOP实现事务管理就是逻辑上可行的，具体实现我们可以先不管，毕竟现在只是猜测，后面再去看我们猜的对不对。
而且，我们还能大胆猜测，保存Connection使用了ThreadLocal，ThreadLocal可以简单地看成一个Map<线程ID，保存对象>，可以保存线程本地变量。

我们现在的目标就是在源码中找到这些对象

第二轮学习：正式进入源码，寻找突破口

第二次分析

现在，我们要正式开始探索源码，这是我们的思路：

1、首先，我们得先找到源码在哪，如果我们采用的纯xml配置，可以说，事务管理是完全不会注入到我们的代码中，这是特别好的一点，但是对我们学习的来说，就比较麻烦了，只能从配置出发，有两个重要的信息

我们可以得到DataSourceTransactionManager这个类
它是用AOP实现的

2、这是我们的两个出发点，由于我们还完全不了解源码，直接看第一条还是比较累的，我们从AOP这一点出发，用调试来帮我们

给我们的业务类方法一个断点，并调用
在这里插入图片描述
然后看一下方法栈

很容易就可以找到实现事务管理的MethodInterceptor，基本也就知道它是用CGLib实现的，这个类就是TransactionInterceptor

3、找到了入口，我们就给invoke方法打上断点开始不断调试，大致了解整个过程，不用深入，只是简单地过一遍，看下运行结果即可，我只讲一些重要的点，其他就看我的方法栈吧

在这里插入图片描述
以上的方法栈是这个阶段为止的，如果看不清可以去看下我ProcessOn的Spring源码方法栈，其他重要的知识点也有，多少对Spring源码学习也有帮助，大家看着乐乐就好了，因为有些东西可能是有错的，我胆子比较大，直接把我的猜测写上去的，错了可能没有改掉。

4、我们看下它大致的流程：

读取事务的属性
确定事务管理器（其实就是我们配置的）
开启事务，并取得事务
调用业务方法
再用事务对象来commit

5、然后让我们开始分析这个方法栈中有哪些重要的点：

读取了我们配置的事务管理属性，对应的就是getTransactionAttributeSource()，如果用xml配置得到的就是我们配置的属性，如果是注解配置，返回的就是注解的解析器，其他的我就没有细看，总的来说，注解和xml配置只能选其一
找到了事务管理核心的类，TransactionAspectSupport，也就是TransactionInterceptor的父类
找到了我们配置的事务管理器
事务管理的几个重要数据类
1. TransactionDefinition，它只是记录了事务的隔离等级和传播机制，我们不是特别关心
2. TransactionAttribute，它继承自上面那个，多了一个限定词和判断异常是否回滚的方法（就是我们配的）
3. TransactionStatus，它封装了Connection对象，是我们关注的重点
4. TransactionInfo，一堆信息的总和，包括前三个，事务管理器，被管理的业务方法名等
我们一直想要找到的存储了Connection的类，不过它不是对象存储，而是类静态存储，这个我们下面来和事务管理器一起细讲

5、事务开启的起点就是调用事务管理器的getTransaction()，这次我只看它前段代码，如何取出Connection，如何创建，是我们下一步关心的事情

// AbstractPlatformTransactionManager.java
public final TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition)
			throws TransactionException {
    
    
		// Use defaults if no transaction definition given.
		TransactionDefinition def = (definition != null ? definition : TransactionDefinition.withDefaults());
		Object transaction = doGetTransaction();
	...
}
// DataSourceTransactionManager.java
protected Object doGetTransaction() {
    
    
		DataSourceTransactionObject txObject = new DataSourceTransactionObject();
		txObject.setSavepointAllowed(isNestedTransactionAllowed());
		ConnectionHolder conHolder =
				(ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(obtainDataSource());
		txObject.setConnectionHolder(conHolder, false);
		return txObject;
}

其中的ConnectionHolder就是我们的重点，它持有了Connection对象
然后我们就得认识一下TransactionSynchronizationManager这个保存了Connection对象的类了

public abstract class TransactionSynchronizationManager {
    
    
	private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
			new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");

	public static Object getResource(Object key) {
    
    
		Object actualKey = TransactionSynchronizationUtils.unwrapResourceIfNecessary(key);
		Object value = doGetResource(actualKey);
		return value;
	}

	private static Object doGetResource(Object actualKey) {
    
    
		Map<Object, Object> map = resources.get();
		if (map == null) {
    
    
			return null;
		}
		Object value = map.get(actualKey);
		return value;
	}
}

它印证了我们之前的猜想，它用了ThreadLocal，而且以DataSource为键，存储了Connection对象，resources大概是个Map<Thread, Map<DataSource, Connection>>，而且它全部采用了静态，这样全局所有对象都可以取到Connection了，包括我们的Dao层对象。

这块东西，一定要自己去看源码，我不大会讲，也没有篇幅去给大家一一看源码的方法栈，所以一定要自己看。

6、然后我们去Mybatis中看看它是如何取用Connection对象的，我可以保证它无论自己写了多少代码，但一定得使用这个TransactionSynchronizationManager

入口肯定是我们配置的SqlSessionFactoryBean，然后可以看到它创建的还是DefaultSqlSessionFactory，但是它生产SqlSession的方法

private SqlSession openSessionFromDataSource(ExecutorType execType, TransactionIsolationLevel level, boolean autoCommit) {
    
    
    Transaction tx = null;
    try {
    
    
      final Environment environment = configuration.getEnvironment();
      final TransactionFactory transactionFactory = getTransactionFactoryFromEnvironment(environment);
      tx = transactionFactory.newTransaction(environment.getDataSource(), level, autoCommit);
      final Executor executor = configuration.newExecutor(tx, execType);
      return new DefaultSqlSession(configuration, executor, autoCommit);
    } catch (Exception e) {
    
    
      closeTransaction(tx); // may have fetched a connection so lets call close()
      throw ExceptionFactory.wrapException("Error opening session.  Cause: " + e, e);
    } finally {
    
    
      ErrorContext.instance().reset();
    }
  }

创建了TransactionFactory，通过调试可以知道，它的实现类是SpringManagedTransactionManager，虽然它依旧是Mybatis自己写的，但是我们继续往下找，看到SpringManagedTransaction中getConnection方法中，使用了openConnection()，它有一行代码是

this.connection = DataSourceUtils.getConnection(this.dataSource);

而DataSourceUtils是springframe包下的类了，在它的doGetConnection(datasource)方法中找到了

ConnectionHolder conHolder = (ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(dataSource);

我们的猜想得到了完全的印证

总结

我们首先猜测有一个对象会保存Connection，并且会使用到ThreadLocal，这从Spring事务管理到Mybatis取用Connection都得到了应证，可以说是大成功，不过第一个猜测是会保存DataSource确实有点不一样，我没想到它竟然会以DataSource为键，不过这样也确实方便取用和创建Connection，接下来，我们就要去看它是如何创建Connection和事务了。

第三轮学习：研究后续事务开启源码，完成整个过程

第三次分析

1、现在，我们的方向明确，继续分析AbstractPlatformTransactionManager的getTransaction方法，之前的只是取得Connection，但是我们现在还没有创建Connection，后续还要把创建的Connection保存到TransactionSynchronizationManager中。然后就是比较简单的调用事务代码和提交或者回滚事务。

2、正式分析源码之前，我们肯定得先清楚下事务的隔离级别和传播机制，这块我给一个链接。

首先，有一件事情需要大家注意一下：

事务的隔离是由Mysql等数据库实现的，你也可以设置
事务的传播机制是Spring定义的，其功能的实现也是Spring完成的，Mysql我怎么查都查不到，我这边可能有点错误，大佬看了可以指正一下

隔离级别：
3. ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：这是事务最低的隔离级别，A事务可以看到B事务未提交的数据
这种隔离级别会产生脏读，不可重复读和幻像读。
4. ISOLATION_READ_COMMITTED：A事务可以读取B事务修改后提交的数据，但是不能读取B事务未提交的数据，不再读取未提交的数据，但是没有行锁，修改有效，少了脏读
5. ISOLATION_REPEATABLE_READ：这种事务隔离级别可以防止脏读，不可重复读。但是可能出现幻像读。原因是开了行锁，禁止了事务开启期间修改内容，不影响继续新增行，所以还是会幻读。这是Mysql默认的
6. ISOLATION_SERIALIZABLE：这是花费最高代价但是最可靠的事务隔离级别。事务被处理为顺序执行。

事务的传播机制：

PROPAGATION_REQUIRED：当前没事务就开启，有就加入
PROPAGATION_SUPPORTS：当前有事务就加入，没有就不开事务
PROPAGATION_MANDATORY：当前有事务就加入，没有就报错
PROPAGATION_REQUIRES_NEW ：当前有事务就挂起该事务，先执行此事务后再执行之前的事务
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：当前有事务就挂起，反正自己不开事务
PROPAGATION_NEVER：当前有事务就报错，自己不会开事务
PROPAGATION_NESTED：当前有事务，通过savepoint产生嵌套事务

上面的东西我都是抄的，要么就是稍微加点自己的理解，原作者是大炮的大炮没有大炮，原文就是上面那个链接。

3、接着看之前的代码

此为完整的方法栈，总体来说后面的部分比较简单，也不用完整得看，但是你看我的图肯定是没有用的，还是要自己过一遍的。
在这里插入图片描述

总结

我们几乎完全了解了Spring的事务管理过程，虽然细节关注的不是很深，但是我们还是完全可以知道它做了些什么。还有一个比较让我意外的是，原来事务的传播机制是Spring来做的，一直以为是数据库提供的实现，我们默认用的是REQUIRED，所以我也没有太多看其他的。

第四轮分析：根据实际应用，查漏补缺

第四次分析

补缺1、
Service方法之间的互相调用问题：
这里的互相调用分成两种：

调用其他service对象的方法
调用this的方法

解答：
这与其说是事务管理的问题，更多像是AOP的原理问题。
AOP实现原理是递归调用所有加强方法，最后调用被代理对象的方法

被代理对象被注入的其他service对象是代理对象，调用的时候肯定是会开启事务，但是我们用的是REQUIED，所以会加入事务，没有影响
如果是调用this的方法，此时的this为被代理对象，所以调用的是未被加强的方法，需要谨慎使用

补缺2、
但是1中被调用的方法会在结束后的加强方法中提交，而外部方法也会在结束后的加强方法中提交，这其中是否会出错，需要我们再关注一下，我不是很清楚为什么现在很少人问这个问题，而是去问调用this的方法不生效的问题

我多次调试之后发现，它执行提交事务有一个条件就是它的tansactionStatus的newTransaction必须为true，这是我疏漏的一点
在这里插入图片描述
然后我们基本可以猜到它仅在第一次取得时newTransaction会为true，而从TransactionSynchronization取得的话就是false，并且通过TransactionAspectSupport来保存新老transactionStatus，来记住谁是newTransaction。

在这里插入图片描述
阅读源码肯定得回头看几遍的，不然谁还记得false是干什么的，它表示从TransactionSynchronization取出来的就设置为false，或者说默认就是false，也就代表它不会被提交。

在这里插入图片描述
而在doBegin，也就是新建时就会设置为true
这样我们就解决了不会重复提交的问题。

补缺3、
。。。大家认为还有的话就提一下，我会加

总结

我大致把Spring的事务管理理清了，总得来说，一开始我一直不敢动，弄完之后发现还挺简单的，这一块内容还有很多，还有不少是分布式事务管理的，我是被这些吓坏了。。。
所以说看源码还是得理清目标，找准突破口，不然看都不敢看。这是我看源码的思路，感觉还是挺有帮助的，大家共勉吧。