spring源码分析-Spring事务原理详解

1.什么是事务
2.数据库层面的事务
3.事务的基本原理
4.Spring事务的传播属性
5.数据库隔离级别
6.Spring事务的隔离级别
7.事务嵌套
8.源码分析
9.测试源码

1.什么是事务
a)事务是什么
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单元。
从数据库角度来讲:就是提供了一种后悔机制,用临时表来实现后悔

b)事务的特性
(1)原子性(Atomicity)事务是一个原子操作,由一系列动作组成。事务的原子性确保动作要么全部完成,要么完全不起作用。
(2)一致性(Consistency)事务在完成时,必须是所有的数据都保持一致状态。
(3)隔离性(Isolation)并发事务执行之间无影响,在一个事务内部的操作对其他事务是不产生影响,这需要事务隔离级别来指定隔离性。
(4)持久性(Durability)一旦事务完成,数据库的改变必须是持久化的。

2.数据库层面的事务
只要增删改才会触发事务,因为只有这些才会更改库表
sql运行在数据库引擎上,数据库引擎类似JVM虚拟机
临时表,放在内存中,一张实际表对应一张临时表,临时表提供了一次后悔的机会
a)插入
(1)先把要插入的数据放入临时表
(2)将临时表中的数据插入到实际表中去
(3)如果没问题,就复制一份到实际表中,并将临时表中的数据删除
(4)如果有问题,返回错误信息,临时表情空
b)删除(修改与删除类似)
(1)先根据条件从原始表汇总查询来满足条件的数据行
(2)将这些数据行复制一份到临时表
(3)执行删除,如果出现错误,原来的数据原封不动,清空临时表中满足本次条件的记录,返回错误码
(4)如果执行成功,真正的干掉原始表中的记录,返回影响行数
c)数据库事务执行流程
(1)事务开启 open
(2)执行事务 execute
(3)提交事务 AutoCommit 、CustomCommit,事务回滚(出现错误) rollback
(4)关闭事务 close

3.事务的基本原理
Spring事务 的本质其实就是数据库对事务的支持,没有数据库的事务支持,spring是无法提供事务功能的。对于纯JDBC操作数据库,想要用到事务,可以按照以下步骤进行:
获取连接 Connection con = DriverManager.getConnection()
开启事务con.setAutoCommit(true/false);
执行CRUD
提交事务/回滚事务 con.commit() / con.rollback();
关闭连接 conn.close();
使用Spring的事务管理功能后,我们可以不再写步骤 2 和 4 的代码,而是由Spirng 自动完成。 那么Spring是如何在我们书写的 CRUD 之前和之后开启事务和关闭事务的呢?解决这个问题,也就可以从整体上理解Spring的事务管理实现原理了。下面简单地介绍下,注解方式为例子
配置文件开启注解驱动,在相关的类和方法上通过注解@Transactional标识。
spring 在启动的时候会去解析生成相关的bean,这时候会查看拥有相关注解的类和方法,并且为这些类和方法生成代理,并根据@Transaction的相关参数进行相关配置注入,这样就在代理中为我们把相关的事务处理掉了(开启正常提交事务,异常回滚事务)。
真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。

4.Spring事务的传播属性
名称
解释
PROPAGATION_REQUIRED
0
支持当前事务,如果当前没有事务,就新建一个事务。这是最常见的选择
,也是Spring默认的事务的传播。
PROPAGATION_SUPPORTS
1
支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。
PROPAGATION_MANDATORY
2
支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW
3
新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。新建的事务将和被挂起的事务没有任何关系,是两个独立的事务,外层事务失败回滚之后,不能回滚内层事务执行的结果,内层事务失败抛出异常,外层事务捕获,也可以不处理回滚操作
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED
4
以非事务方式执行操作,如果当前存在事务,就把当前事务挂起。
PROPAGATION_NEVER
5
以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。
PROPAGATION_NESTED
6
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REQUIRED属性执行。它使用了一个单独的事务,这个事务拥有多个可以回滚的保存点。内部事务的回滚不会对外部事务造成影响。它只对DataSourceTransactionManager事务管理器起效。

5.数据库隔离级别
隔离级别
导致的问题
Read-Uncommitted
0
导致脏读
Read-Committed
1
避免脏读,允许不可重复读和幻读
Repeatable-Read
2
避免脏读,不可重复读,允许幻读
Serializable
3
串行化读,事务只能一个一个执行,避免了脏读、不可重复读、幻读。
执行效率慢,使用时慎重
(1)脏读:一事务对数据进行了增删改,但未提交,另一事务可以读取到未提交的数据。如果第一个事务这时候回滚了,那么第二个事务就读到了脏数据。
(2)不可重复读:一个事务中发生了两次读操作,第一次读操作和第二次操作之间,另外一个事务对数据进行了修改,这时候两次读取的数据是不一致的。
(3)幻读:第一个事务对一定范围的数据进行批量修改,第二个事务在这个范围增加一条数据,这时候第一个事务就会丢失对新增数据的修改。
(4)总结:
隔离级别越高,越能保证数据的完整性和一致性,但是对并发性能的影响也越大。
大多数的数据库默认隔离级别为 Read Commited,比如 SqlServer、Oracle
少数数据库默认隔离级别为:Repeatable Read 比如: MySQL InnoDB

6.Spring事务的隔离级别
名称
解释
ISOLATION_DEFAULT
-1
这是一个PlatfromTransactionManager默认的隔离级别,使用数据库默认的事务隔离级别。另外四个与JDBC的隔离级别相对应
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED
1
这是事务最低的隔离级别,它充许另外一个事务可以看到这个事务未提交的数据。这种隔离级别会产生脏读,不可重复读和幻读。
ISOLATION_READ_COMMITTED
2
保证一个事务修改的数据提交后才能被另外一个事务读取。另外一个事务不能读取该事务未提交的数据。
ISOLATION_REPEATABLE_READ
4
这种事务隔离级别可以防止脏读,不可重复读。但是可能出现幻读。
ISOLATION_SERIALIZABLE
8
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。除了防止脏读,不可重复读外,还避免了幻读。

7.事务嵌套
通过上面的理论知识的铺垫,我们大致知道了数据库事务和spring事务的一些属性和特点,接下来我们通过分析一些嵌套事务的场景,来深入理解spring事务传播的机制。
假设外层事务 Service A 的 Method A() 调用 内层Service B 的 Method B()
(1)PROPAGATION_REQUIRED(spring 默认)
如果ServiceB.methodB() 的事务级别定义为 PROPAGATION_REQUIRED,那么执行 ServiceA.methodA() 的时候spring已经起了事务,这时调用 ServiceB.methodB(),ServiceB.methodB() 看到自己已经运行在 ServiceA.methodA() 的事务内部,就不再起新的事务。
假如 ServiceB.methodB() 运行的时候发现自己没有在事务中,他就会为自己分配一个事务。
这样,在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 内的任何地方出现异常,事务都会被回滚。
(2)PROPAGATION_REQUIRES_NEW
比如我们设计 ServiceA.methodA() 的事务级别为 PROPAGATION_REQUIRED,ServiceB.methodB() 的事务级别为 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。
那么当执行到 ServiceB.methodB() 的时候,ServiceA.methodA() 所在的事务就会挂起,ServiceB.methodB() 会起一个新的事务,等待 ServiceB.methodB() 的事务完成以后,它才继续执行。
他与 PROPAGATION_REQUIRED 的事务区别在于事务的回滚程度了。因为 ServiceB.methodB() 是新起一个事务,那么就是存在两个不同的事务。如果 ServiceB.methodB() 已经提交,那么 ServiceA.methodA() 失败回滚,ServiceB.methodB() 是不会回滚的。如果 ServiceB.methodB() 失败回滚,如果他抛出的异常被 ServiceA.methodA() 捕获,ServiceA.methodA() 事务仍然可能提交(主要看B抛出的异常是不是A会回滚的异常)。
(3)PROPAGATION_SUPPORTS
假设ServiceB.methodB() 的事务级别为 PROPAGATION_SUPPORTS,那么当执行到ServiceB.methodB()时,如果发现ServiceA.methodA()已经开启了一个事务,则加入当前的事务,如果发现ServiceA.methodA()没有开启事务,则自己也不开启事务。这种时候,内部方法的事务性完全依赖于最外层的事务。
(4)PROPAGATION_NESTED
现在的情况就变得比较复杂了, ServiceB.methodB() 的事务属性被配置为 PROPAGATION_NESTED, 此时两者之间又将如何协作呢? ServiceB#methodB 如果 rollback, 那么内部事务(即 ServiceB#methodB) 将回滚到它执行前的 SavePoint 而外部事务(即 ServiceA#methodA) 可以有以下两种处理方式:
a、捕获异常,执行异常分支逻辑
void methodA() {
try {
ServiceB.methodB();
} catch (SomeException) {
// 执行其他业务, 如 ServiceC.methodC();
}
}
这种方式也是嵌套事务最有价值的地方, 它起到了分支执行的效果, 如果 ServiceB.methodB 失败, 那么执行 ServiceC.methodC(), 而 ServiceB.methodB 已经回滚到它执行之前的 SavePoint, 所以不会产生脏数据(相当于此方法从未执行过,如果设置PROPAGATION_REQUIRED那么就会读取到脏数据), 这种特性可以用在某些特殊的业务中, 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都没有办法做到这一点。
b、 外部事务回滚/提交 代码不做任何修改, 那么如果内部事务(ServiceB#methodB) rollback, 那么首先 ServiceB.methodB 回滚到它执行之前的 SavePoint(在任何情况下都会如此), 外部事务(即 ServiceA#methodA) 将根据具体的配置决定自己是 commit 还是 rollback
另外三种事务传播属性基本用不到,在此不做分析。


8.源码分析

a)找入口
```
<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>

<!--
1、数据源:不管是哪个厂商都要是实现DataSource接口,拿到实际上就是包含了Connection对象
2、使用Spring给我们提供的工具类TransactionMagager 事务管理器,来管理所有的 事务操作(肯定要拿到连接对象)
-->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
<property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>

<tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>

<!-- 3、利用切面编程来实现对某一类方法进行事务统一管理(声明式事务) -->
<!-- 属于AOP中的东西,比较熟悉了的 -->
<aop:config>
<aop:pointcut expression="execution(public * com.spring..*.service..*Service.*(..))" id="transactionPointcut"/>
<aop:advisor pointcut-ref="transactionPointcut" advice-ref="transactionAdvice"/>
</aop:config>

<!-- 4、配置通知规则 -->
<!-- Transaction tx :NameSpace -->
<tx:advice id="transactionAdvice" transaction-manager="transactionManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" isolation="READ_COMMITTED" rollback-for="Exception,RuntimeException" timeout="-1"/>
<tx:method name="remove*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
<tx:method name="modify*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
<tx:method name="transfer*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception"/>
<tx:method name="login" propagation="REQUIRED"/>
<tx:method name="query*" read-only="true"/>
</tx:attributes>
</tx:advice>
```
我们都知道事务的配置,那么我们就从配置开始找入口,我们可以看到事务的命名空间tx:advice,那么spring中有个习惯,如果以tx为命名空间那么就去spring-tx中找tx开头的类,约定优于配置

b)解析配置文件得到TransactionDefinition
(1)TxNamespaceHandler.init()
(2)TxAdviceBeanDefinitionParser追踪其父类的父类 找到AbstractBeanDefinitionParser.parse()
(3)parse()->parseInternal()
(4)parseInternal()->getBeanClass()
(5)getBeanClass()-> TransactionInterceptor 读取tx:method的配置并且解析为实现MethodInterceptor的类

c)AOP处理
(1) TransactionDefinition的信息交由PlatformTransactionManager处理得到TransactionStatus
(2)DataSourceTransactionManager介绍(aop方法前面加了什么,方法后面加了什么,就是这个类管理的)
(3)doGetTransaction() //从ThreadLocal中获得一个connection(相互独立的)
——>TransactionSynchronizationManager.getResource
——>doGetResource(): ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources
——>getResource()返回ConnectionHolder,ConnectionHolder里面有个getConnection()方法获取连接对象
(4)doBegin //开启事务
(5)//执行业务逻辑
(6)doCommit //提交
(7)如果异常 doRollback //回滚


9.测试源码

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