万字超详细解析！Spring之基于注解的声明式事务

14.1、概述

14.1.1、编程式事务

事务功能的相关操作全部通过自己编写代码来实现：

Connection conn = ...;

try {

// 开启事务：关闭事务的自动提交
conn.setAutoCommit(false);

// 核心操作

// 提交事务
conn.commit();

}catch(Exception e){

// 回滚事务
conn.rollBack();

}finally{

// 释放数据库连接
conn.close();

}

编程式事务的缺陷：

• 细节没有被屏蔽：所有细节都需要程序员自己来完成，比较繁琐。

• 代码复用性不高：每次实现功能都需要自己编写代码，代码没有得到复用。

14.1.2、声明式事务

因为事务控制的代码有规律可循，代码的结构基本是确定的；所以框架就可以将固定模式的代码抽取出来，并进行相关的封装。

封装起来后，我们只需要在配置文件中进行简单的配置即可完成操作。

声明式事务的优点：

• 提高开发效率

• 消除了冗余的代码

• 框架考虑和实现功能会更加全面

14.1.3、总结

• 编程式：自己写代码实现功能

• 声明式：通过配置让框架实现功能

14.2、环境搭建

创建名为spring_transaction的新module，过程参考13.1节

14.2.1、创建Spring的配置文件

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xmlns:context="http://www.springframework.org/schema/context"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd http://www.springframework.org/schema/context https://www.springframework.org/schema/context/spring-context.xsd">

    <!-- 导入外部属性文件 -->
    <context:property-placeholder location="jdbc.properties"></context:property-placeholder>

    <!-- 配置数据源 -->
    <bean id="datasource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
        <!--通过${key}的方式访问外部属性文件的value-->
        <property name="driverClassName" value="${jdbc.driver}"></property>
        <property name="url" value="${jdbc.url}"></property>
        <property name="username" value="${jdbc.username}"></property>
        <property name="password" value="${jdbc.password}"></property>
    </bean>

    <!-- 配置 JdbcTemplate -->
    <bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate">
        <!-- 装配数据源 -->
        <property name="dataSource" ref="datasource"></property>
    </bean>

</beans>

14.2.2、创建表并填充数据

CREATE TABLE `t_book` (
`book_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
`book_name` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '图书名称',
`price` int(11) DEFAULT NULL COMMENT '价格',
`stock` int(10) unsigned DEFAULT NULL COMMENT '库存（无符号）',
PRIMARY KEY (`book_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=3 DEFAULT CHARSET=utf8;

注意：该表的库存（stock）字段已设置为不能是负数（unsigned）

insert into `t_book`(`book_id`,`book_name`,`price`,`stock`) values (1,'斗破苍穹',80,100),(2,'斗罗大陆',50,100);

++++++++++++++++++++++++++++++分割线++++++++++++++++++++++++++++++

CREATE TABLE `t_user` (
`user_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
`username` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '用户名',
`balance` int(10) unsigned DEFAULT NULL COMMENT '余额（无符号）',
PRIMARY KEY (`user_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=2 DEFAULT CHARSET=utf8;

注意：该表的余额（balance）字段已设置为不能是负数（unsigned）

insert into `t_user`(`user_id`,`username`,`balance`) values (1,'admin',50);

14.3、不考虑事务的实现

14.3.1、创建持久层接口BookDao及其实现类

package org.rain.spring.dao;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/27 - 0:35
 */
public interface BookDao {

    /**
     * 查询图书的价格
     * @param bookId
     * @return
     */
    Integer getPriceByBookId(Integer bookId);

    /**
     * 更新图书的库存
     * @param bookId
     */
    void updateStockOfBook(Integer bookId);

    /**
     * 更新用户的余额
     * @param userId
     * @param price
     */
    void updateBalanceOfUser(Integer userId,Integer price);

}

package org.rain.spring.dao.impl;

import org.rain.spring.dao.BookDao;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Repository;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/27 - 0:45
 */
@Repository
public class BookDaoImpl implements BookDao {

    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    public Integer getPriceByBookId(Integer bookId) {
        String sql = "select price from t_book where book_id = ?";
        Integer price = jdbcTemplate.queryForObject(sql, Integer.class,bookId);
        return price;
    }

    public void updateStockOfBook(Integer bookId) {
        String sql = "update t_book set stock = stock -1 where book_id = ?";
        jdbcTemplate.update(sql, bookId);
    }

    public void updateBalanceOfUser(Integer userId, Integer price) {
        String sql = "update t_user set balance = balance - ? where user_id = ?";
        jdbcTemplate.update(sql,price,userId);
    }
}

14.3.2、创建业务层接口BookService及其实现类

package org.rain.spring.service;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/27 - 0:59
 */
public interface BookService {

    void buyBook(Integer bookId,Integer userId);

}

package org.rain.spring.service.impl;

import org.rain.spring.dao.BookDao;
import org.rain.spring.service.BookService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/27 - 1:02
 */
@Service
public class BookServiceImpl implements BookService {

    @Autowired
    private BookDao bookDao;

    public void buyBook(Integer bookId, Integer userId) {

        //查询图书的价格
        Integer price = bookDao.getPriceByBookId(bookId);

        //更新图书的库存
        bookDao.updateStockOfBook(bookId);

        //更新用户的余额
        bookDao.updateBalanceOfUser(userId,price);

    }

}

14.3.3、创建控制层BookController

注意：因此控制层没用到接口，所以方法的访问修饰符要手动设置

package org.rain.spring.controller;

import org.rain.spring.service.BookService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Controller;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/27 - 1:07
 */
@Controller
public class BookController {

    @Autowired
    private BookService bookService;

    public void buyBook(Integer bookId, Integer userId){
        bookService.buyBook(bookId,userId);
    }

}

14.3.4、配置对注解组件的扫描

    <!--扫描注解组件-->
    <context:component-scan base-package="org.rain.spring"></context:component-scan>

14.3.5、创建测试类

模拟场景：

• 用户购买图书，先查询图书的价格，再更新图书的库存和用户的余额

• 假设id为1的用户（余额为50），购买id为1的图书（价格为80）

• 购买图书之后，用户的余额应为-30；但由于数据库中余额字段设置了无符号，因此无法将-30插入到余额字段；
  此时执行更新用户余额的sql语句会抛出异常

package org.rain.spring.test;

import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.rain.spring.controller.BookController;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/27 - 1:16
 */
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration("classpath:spring-tx-annotation.xml")
public class TxByAnnotation {

    @Autowired
    private BookController bookController;

    @Test
    public void testBuyBook(){
        bookController.buyBook(1,1);
    }

}

14.3.6、测试执行的效果

14.3.6.1、执行前的数据

此时id为1的图书库存为100

此时id为1的用户余额为50

14.3.6.2、执行时的异常

14.3.6.3、执行后的数据

此时id为1的图书库存为99，少了一本

此时id为1的用户余额为50，没有变化

14.3.6.4、执行结果的总结

• 因为没有使用事务，图书的库存更新了，但是用户的余额没有更新

• 这样的结果是错误的，因为购买图书是一个完整的流程：更新（图书）库存和更新（用户）余额，要么都成功，要么都失败

14.4、考虑事务的实现

14.4.1、添加事务功能的相关配置

    <!--配置事务管理器-->
    <bean id="dataSourceTransactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <!-- 装配要进行事务管理的数据源 -->
        <property name="dataSource" ref="datasource"></property>
    </bean>

    <!--
        tx:annotation-driven标签：开启事务的注解驱动；
                                  通过@Transactional注解所标识的方法或标识的类中所有的方法，都会被事务管理器管理事务
            transaction-manager属性：设置使用的事务管理器；
                属性的默认值是transactionManager，如果事务管理器bean的id正好就是这个默认值，则可以省略这个属性
    -->
    <tx:annotation-driven transaction-manager="dataSourceTransactionManager"></tx:annotation-driven>

注意：tx:annotation-driven标签导入的名称空间需要 tx 结尾的那个

14.4.2、使用@Transactional注解

因为service层表示业务逻辑层，一个方法表示一个完整的功能，所以处理事务一般在service层使用@Transactional注解

14.4.3、测试事务的效果

14.4.3.1、执行前的数据

此时id为1的图书库存（已修改）为100

此时id为1的用户余额为50

14.4.3.2、执行时的异常

14.4.3.3、执行后的数据

由于使用了Spring的声明式事务，更新（图书）库存和更新（用户）余额，要么都成功，要么都失败；

本例属于都失败，所以（图书）库存和（用户）余额都没有变化

14.4.4、@Transactional注解的位置

• 标识在方法上：只对该方法进行事务管理

• 标识在类上：相当于对该类的所有方法都标识了@Transactional

14.5、事务的属性

14.5.1、只读

14.5.1.1、使用目的

• 对于一系列查询操作来说，如果把它设置成只读，就能够明确告诉数据库，这系列操作不涉及写操作

• 这样数据库就能够针对查询操作来进行优化

14.5.1.2、使用方式

    @Transactional(readOnly = true)

14.5.1.3、注意事项

对增删改操作设置只读时，会抛出异常：

14.5.2、超时

14.5.2.1、使用目的

• 事务在执行过程中，有可能因为遇到某些问题导致卡住，从而长时间占用数据库资源

• 长时间占用资源，大概率是因为程序运行出现了问题（可能是Java程序或MySQL数据库或网络连接等）

• 此时这个很可能出问题的程序应该被强制回滚，撤销它已做的操作，事务结束，把资源让出来，让其他正常程序可以执行

• 概括来说就是一句话：超时回滚，释放资源

14.5.2.2、使用方式

注意：timeout属性默认值为-1，表示事务执行的时间可以无限长

    // 设置事务执行超过3秒，则强制回滚、结束事务、释放资源
    @Transactional(timeout = 3)

14.5.2.3、使用效果

事务执行超过设定时间，除了强制回滚、结束事务、释放资源之外，还会抛出异常：TransactionTimedOutException

14.5.3、回滚策略

14.5.3.1、使用目的

可以通过@Transactional中相关属性设置回滚策略：

• rollbackFor属性（不常用）：设置会造成回滚的异常，属性值需要一个Class类型的对象

• rollbackForClassName属性（不常用）：设置会造成回滚的异常，属性值需要一个字符串类型的全类名字符串

• noRollbackFor属性：设置不造成回滚的异常，属性值需要一个Class类型的对象

• noRollbackForClassName属性：设置不造成回滚的异常，属性值需要一个字符串类型的全类名字符串

注意：因为声明式事务默认对所有运行时异常都进行回滚，所以rollbackFor和rollbackForClassName属性不常用

14.5.3.2、使用方式

注意：由于（本示例）没进行异常处理，所以发生数学运算异常（ArithmeticException）时程序会中止；
而且因为回滚策略设置了当出现数学运算异常（ArithmeticException）时不需要进行回滚，
为了不导致数据错误，所以发生异常的代码最好放在更新（图书库存和用户余额）操作之后。

    // 设置当出现数学运算异常（ArithmeticException）时，不需要进行回滚
    @Transactional(noRollbackFor = {ArithmeticException.class})

14.5.3.3、使用效果

14.5.3.3.1、执行前的数据

此时id为2的图书（价格为50）库存为100

此时id为1的用户余额为50

14.5.3.3.2、执行时的异常

因为回滚策略设置了当出现数学运算异常（ArithmeticException）时不需要进行回滚，因此购买图书的操作会正常执行

14.5.3.3.3、执行后的数据

此时id为2的图书（价格为50）库存为99，少了一本

此时id为1的用户余额为0，少了50（一本图书价格为50）

14.5.4、隔离级别

14.5.4.1、使用目的

• 数据库系统具有隔离并发运行各个事务的能力，使它们不会相互影响，避免各种并发问题

• 一个事务与其他事务隔离的程度，称为隔离级别

• SQL标准中规定了多种事务隔离级别，不同隔离级别对应不同的干扰程度

• 隔离级别越高，数据一致性就越好，但并发性越弱

隔离级别一共有四种：

• 读未提交（READ UNCOMMITTED）：允许Transaction01读取Transaction02未提交的修改

• 读已提交（READ COMMITTED）：要求Transaction01只能读取Transaction02已提交的修改

• 可重复读（REPEATABLE READ）：确保Transaction01可以多次从一个字段中读取到相同的值；
  即Transaction01执行期间禁止其它事务对这个字段进行更新

• 串行化（SERIALIZABLE）：确保Transaction01可以多次从一个表中读取到相同的行；
  在Transaction01执行期间，禁止其它事务对这个表进行添加、更新、删除操作；
  该隔离级别可以避免任何并发问题，但性能十分低下

各个隔离级别解决并发问题的能力见下表：

隔离级别	脏读	不可重复读	幻读
READ UNCOMMITTED	有	有	有
READ COMMITTED	无	有	有
REPEATABLE READ	无	无	有
SERIALIZABLE	无	无	无

• 脏读（DirtyRead）：一个事务读取了另一个并行未提交事务写入的数据。

• 不可重复读（Non-RepeatableRead）：一个事务重新读取之前读取过的数据，
  发现该数据已经被另一个事务（在初始读之后提交）修改。

• 幻读（PhantomRead）：一个事务重新执行一个返回符合一个搜索条件的行集合的查询，
  发现满足条件的行集合因为另一个最近提交的事务而发生了改变。

各种数据库产品对事务隔离级别的支持程度：

隔离级别	Oracle	MySQL	SQL Server	达梦	人大金仓
READ UNCOMMITTED	×	√	√	√	×
READ COMMITTED	√（默认）	√	√（默认）	√（默认）	√（默认）
REPEATABLE READ	×	√（默认）	√	×	√
SERIALIZABLE	√	√	√	√	√

14.5.4.2、使用方式

@Transactional(isolation = Isolation.DEFAULT)//使用数据库默认的隔离级别（默认且常用）
@Transactional(isolation = Isolation.READ_UNCOMMITTED)//读未提交
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)//读已提交
@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)//可重复读
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)//串行化

14.5.5、传播行为

14.5.5.1、使用目的

当事务方法被另一个事务方法调用时，需要指定事务应该如何传播

14.5.5.1.1、创建结账业务层接口CheckoutService及其实现类

package org.rain.spring.service;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/29 - 8:07
 */
public interface CheckoutService {

    void checkout(Integer[] bookIds, Integer userId);

}

注意：checkout方法进行了事务管理，它调用的buyBook方法也进行了事务管理

package org.rain.spring.service.impl;

import org.rain.spring.service.BookService;
import org.rain.spring.service.CheckoutService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

/**
 * @author liaojy
 * @date 2023/8/29 - 8:10
 */
@Service
public class CheckoutServiceImpl implements CheckoutService {

    @Autowired
    private BookService bookService;

    //一次购买多本图书
    @Transactional
    public void checkout(Integer[] bookIds, Integer userId) {
        for (Integer bookId : bookIds) {
            bookService.buyBook(bookId,userId);
        }
    }

}

14.5.5.1.2、在控制层BookController中添加结账方法

    @Autowired
    private CheckoutService checkoutService;

    public void checkout(Integer[] bookIds, Integer userId){
        checkoutService.checkout(bookIds, userId);
    }

14.5.5.1.3、添加结账的测试方法

    @Test
    public void testCheckout(){
        Integer[] bookIds = {1,2};
        bookController.checkout(bookIds,1);
    }

14.5.5.1.4、执行结账前的数据

此时id为1的图书（价格为80）库存为100，id为2的图书（价格为50）库存为100

此时id为1的用户余额为100

14.5.5.1.5、执行结账时的异常

14.5.5.1.6、执行结账后的数据

此时id为1的图书（价格为80）库存为100，id为2的图书（价格为50）库存为100；库存没有变化

此时id为1的用户余额为100；余额没有变化

14.5.5.1.7、测试的数据结果分析

• @Transactional注解的propagation属性的默认值为：Propagation.REQUIRED；
  表示如果有已经开启的事务可用，那么就在这个事务中运行。

• 经过观察，购买图书的方法buyBook()在checkout()中被调用，checkout()上有事务注解，因此在此事务中执行。

• 所购买的两本图书的价格为80和50，而用户的余额为100；
  因此在购买第二本图书时余额不足失败，导致整个checkout()回滚。

• 换句话说，只要有一本书买不了，就都买不了。

14.5.5.2、使用方式

14.5.5.2.1、修改被调用方法的事务传播属性

    // 表示不管是否有已经开启的事务，都要开启新事务
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)

14.5.5.2.2、执行结账前的数据

此时id为1的图书（价格为80）库存为100，id为2的图书（价格为50）库存为100

此时id为1的用户余额为100

14.5.5.2.3、执行结账时的异常

14.5.5.2.4、执行结账后的数据

此时id为1的图书（价格为80）库存为99，id为2的图书（价格为50）库存为100；id为1的图书库存少了一本

此时id为1的用户余额为100；余额少了80（id为1的图书价格）

14.5.5.2.5、测试的数据结果分析

• 同样的场景，每次购买图书都是在buyBook()的事务中执行。

• 因此第一本图书购买成功，事务结束。

• 第二本图书购买失败，只在第二次的buyBook()中回滚，购买第一本图书不受影响。

• 换句话说，能买几本就买几本。