Spring事務(wù)的基本原理

Spring事務(wù)的本質(zhì)其實就是數(shù)據(jù)庫對事務(wù)的支持，沒有數(shù)據(jù)庫的事務(wù)支持，spring是無法提供事務(wù)功能的。對于純JDBC操作數(shù)據(jù)庫，想要用到事務(wù)，可以按照以下步驟進行：

1.  獲取連接 Connection con = DriverManager.getConnection()
2.  開啟事務(wù)con.setAutoCommit(true/false);
3.  執(zhí)行CRUD
4.  提交事務(wù)/回滾事務(wù) con.commit() / con.rollback();
5.  關(guān)閉連接 conn.close();

使用Spring的事務(wù)管理功能后，我們可以不再寫步驟 2 和 4 的代碼，而是由Spirng 自動完成。那么Spring是如何在我們書寫的 CRUD 之前和之后開啟事務(wù)和關(guān)閉事務(wù)的呢？解決這個問題，也就可以從整體上理解Spring的事務(wù)管理實現(xiàn)原理了。

下面簡單地介紹下，注解方式為例子

1.  配置文件開啟注解驅(qū)動，在相關(guān)的類和方法上通過注解@Transactional標識。
2.  spring 在啟動的時候會去解析生成相關(guān)的bean，這時候會查看擁有相關(guān)注解的類和方法，并且為這些類和方法生成代理，并根據(jù)@Transaction的相關(guān)參數(shù)進行相關(guān)配置注入，這樣就在代理中為我們把相關(guān)的事務(wù)處理掉了（開啟正常提交事務(wù)，異常回滾事務(wù)）。

      3.  真正的數(shù)據(jù)庫層的事務(wù)提交和回滾是通過binlog或者redo log實現(xiàn)的。

Spring的事務(wù)機制

所有的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)都有事務(wù)處理機制，這些技術(shù)提供了API用來開啟事務(wù)、提交事務(wù)來完成數(shù)據(jù)操作，或者在發(fā)生錯誤的時候回滾數(shù)據(jù)。

而Spring的事務(wù)機制是用統(tǒng)一的機制來處理不同數(shù)據(jù)訪問技術(shù)的事務(wù)處理。Spring的事務(wù)機制提供了一個PlatformTransactionManager接口，不同的數(shù)據(jù)訪問技術(shù)的事務(wù)使用不同的接口實現(xiàn)，如表所示。

數(shù)據(jù)訪問技術(shù)及實現(xiàn)

在程序中定義事務(wù)管理器的代碼如下： 

@Bean   
public PlatformTransactionManager transactionManager() {   
    JpaTransactionManager transactionManager = new JpaTransactionManager();   
    transactionManager.setDataSource(dataSource());   
    return transactionManager;   
} 

聲明式事務(wù)

Spring支持聲明式事務(wù)，即使用注解來選擇需要使用事務(wù)的方法，它使用@Transactional注解在方法上表明該方法需要事務(wù)支持。這是一個基于AOP的實現(xiàn)操作。 

@Transactional   
public void saveSomething(Long  id, String name) {   
    //數(shù)據(jù)庫操作   
} 

在此處需要特別注意的是，此@Transactional注解來自org.springframework.transaction.annotation包，而不是javax.transaction。

AOP 代理的兩種實現(xiàn)：

•  jdk是代理接口，私有方法必然不會存在在接口里，所以就不會被攔截到；
•  cglib是子類，private的方法照樣不會出現(xiàn)在子類里，也不能被攔截。

Java 動態(tài)代理。

具體有如下四步驟：

1.  通過實現(xiàn) InvocationHandler 接口創(chuàng)建自己的調(diào)用處理器；
2.  通過為 Proxy 類指定 ClassLoader 對象和一組 interface 來創(chuàng)建動態(tài)代理類；
3.  通過反射機制獲得動態(tài)代理類的構(gòu)造函數(shù)，其唯一參數(shù)類型是調(diào)用處理器接口類型；
4.  通過構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建動態(tài)代理類實例，構(gòu)造時調(diào)用處理器對象作為參數(shù)被傳入。

GCLIB代理

cglib（Code Generation Library）是一個強大的,高性能,高質(zhì)量的Code生成類庫。它可以在運行期擴展Java類與實現(xiàn)Java接口。

•  cglib封裝了asm，可以在運行期動態(tài)生成新的class（子類）。
•  cglib用于AOP，jdk中的proxy必須基于接口，cglib卻沒有這個限制。

原理區(qū)別：

java動態(tài)代理是利用反射機制生成一個實現(xiàn)代理接口的匿名類，在調(diào)用具體方法前調(diào)用InvokeHandler來處理。而cglib動態(tài)代理是利用asm開源包，對代理對象類的class文件加載進來，通過修改其字節(jié)碼生成子類來處理。

1.  如果目標對象實現(xiàn)了接口，默認情況下會采用JDK的動態(tài)代理實現(xiàn)AOP
2.  如果目標對象實現(xiàn)了接口，可以強制使用CGLIB實現(xiàn)AOP
3.  如果目標對象沒有實現(xiàn)了接口，必須采用CGLIB庫，spring會自動在JDK動態(tài)代理和CGLIB之間轉(zhuǎn)換

如果是類內(nèi)部方法直接不是走代理，這個時候可以通過維護一個自身實例的代理。 

@Service  
public class PersonServiceImpl implements PersonService {  
    @Autowired  
    PersonRepository personRepository;  
    // 注入自身代理對象，在本類內(nèi)部方法調(diào)用事務(wù)的傳遞性才會生效  
    @Autowired  
    PersonService selfProxyPersonService;  
    /**  
     * 測試事務(wù)的傳遞性  
     *  
     * @param person  
     * @return  
     */  
    @Transactional  
    public Person save(Person person) { 
         Person p = personRepository.save(person);  
        try {  
            // 新開事務(wù) 獨立回滾  
            selfProxyPersonService.delete();  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        try {  
            // 使用當前事務(wù) 全部回滾  
            selfProxyPersonService.save2(person);  
        } catch (Exception e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        personRepository.save(person);  
        return p;  
    }  
    @Transactional  
    public void save2(Person person) {  
        personRepository.save(person);  
        throw new RuntimeException();  
    }  
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)  
    public void delete() {  
        personRepository.delete(1L);  
        throw new RuntimeException();  
    }  
} 

Spring 事務(wù)的傳播屬性

所謂spring事務(wù)的傳播屬性，就是定義在存在多個事務(wù)同時存在的時候，spring應(yīng)該如何處理這些事務(wù)的行為。這些屬性在TransactionDefinition中定義，具體常量的解釋見下表：

數(shù)據(jù)庫隔離級別

臟讀：一事務(wù)對數(shù)據(jù)進行了增刪改，但未提交，另一事務(wù)可以讀取到未提交的數(shù)據(jù)。如果第一個事務(wù)這時候回滾了，那么第二個事務(wù)就讀到了臟數(shù)據(jù)。

不可重復(fù)讀：一個事務(wù)中發(fā)生了兩次讀操作，第一次讀操作和第二次操作之間，另外一個事務(wù)對數(shù)據(jù)進行了修改，這時候兩次讀取的數(shù)據(jù)是不一致的。

幻讀：第一個事務(wù)對一定范圍的數(shù)據(jù)進行批量修改，第二個事務(wù)在這個范圍增加一條數(shù)據(jù)，這時候第一個事務(wù)就會丟失對新增數(shù)據(jù)的修改。

總結(jié)：

隔離級別越高，越能保證數(shù)據(jù)的完整性和一致性，但是對并發(fā)性能的影響也越大。

大多數(shù)的數(shù)據(jù)庫默認隔離級別為 Read Commited，比如 SqlServer、Oracle

少數(shù)數(shù)據(jù)庫默認隔離級別為：Repeatable Read 比如：MySQL InnoDB

Spring中的隔離級別

事務(wù)的嵌套

通過上面的理論知識的鋪墊，我們大致知道了數(shù)據(jù)庫事務(wù)和spring事務(wù)的一些屬性和特點，接下來我們通過分析一些嵌套事務(wù)的場景，來深入理解spring事務(wù)傳播的機制。

假設(shè)外層事務(wù) Service A 的 Method A() 調(diào)用 內(nèi)層Service B 的 Method B()

PROPAGATION_REQUIRED(spring 默認)

如果ServiceB.methodB() 的事務(wù)級別定義為 PROPAGATION_REQUIRED，那么執(zhí)行 ServiceA.methodA() 的時候spring已經(jīng)起了事務(wù)，這時調(diào)用 ServiceB.methodB()，ServiceB.methodB() 看到自己已經(jīng)運行在 ServiceA.methodA() 的事務(wù)內(nèi)部，就不再起新的事務(wù)。

假如 ServiceB.methodB() 運行的時候發(fā)現(xiàn)自己沒有在事務(wù)中，他就會為自己分配一個事務(wù)。

這樣，在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 內(nèi)的任何地方出現(xiàn)異常，事務(wù)都會被回滾。

PROPAGATION_REQUIRES_NEW

比如我們設(shè)計 ServiceA.methodA() 的事務(wù)級別為 PROPAGATION_REQUIRED，ServiceB.methodB() 的事務(wù)級別為 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。

那么當執(zhí)行到 ServiceB.methodB() 的時候，ServiceA.methodA() 所在的事務(wù)就會掛起，ServiceB.methodB() 會起一個新的事務(wù)，等待 ServiceB.methodB() 的事務(wù)完成以后，它才繼續(xù)執(zhí)行。

他與 PROPAGATION_REQUIRED 的事務(wù)區(qū)別在于事務(wù)的回滾程度了。因為 ServiceB.methodB() 是新起一個事務(wù)，那么就是存在兩個不同的事務(wù)。如果 ServiceB.methodB() 已經(jīng)提交，那么 ServiceA.methodA() 失敗回滾，ServiceB.methodB() 是不會回滾的。如果 ServiceB.methodB() 失敗回滾，如果他拋出的異常被 ServiceA.methodA() 捕獲，ServiceA.methodA() 事務(wù)仍然可能提交(主要看B拋出的異常是不是A會回滾的異常)。

PROPAGATION_SUPPORTS

假設(shè)ServiceB.methodB() 的事務(wù)級別為 PROPAGATION_SUPPORTS，那么當執(zhí)行到ServiceB.methodB()時，如果發(fā)現(xiàn)ServiceA.methodA()已經(jīng)開啟了一個事務(wù)，則加入當前的事務(wù)，如果發(fā)現(xiàn)ServiceA.methodA()沒有開啟事務(wù)，則自己也不開啟事務(wù)。這種時候，內(nèi)部方法的事務(wù)性完全依賴于最外層的事務(wù)。

PROPAGATION_NESTED

現(xiàn)在的情況就變得比較復(fù)雜了, ServiceB.methodB() 的事務(wù)屬性被配置為 PROPAGATION_NESTED, 此時兩者之間又將如何協(xié)作呢? ServiceB#methodB 如果 rollback, 那么內(nèi)部事務(wù)(即 ServiceB#methodB) 將回滾到它執(zhí)行前的 SavePoint 而外部事務(wù)(即 ServiceA#methodA) 可以有以下兩種處理方式:

a、捕獲異常，執(zhí)行異常分支邏輯 

void methodA() {   
        try {   
            ServiceB.methodB();   
        } catch (SomeException) {   
            // 執(zhí)行其他業(yè)務(wù), 如 ServiceC.methodC();   
        }   
    } 

這種方式也是嵌套事務(wù)最有價值的地方, 它起到了分支執(zhí)行的效果, 如果 ServiceB.methodB 失敗, 那么執(zhí)行 ServiceC.methodC(), 而 ServiceB.methodB 已經(jīng)回滾到它執(zhí)行之前的 SavePoint, 所以不會產(chǎn)生臟數(shù)據(jù)(相當于此方法從未執(zhí)行過), 這種特性可以用在某些特殊的業(yè)務(wù)中, 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都沒有辦法做到這一點。

b、 外部事務(wù)回滾/提交 代碼不做任何修改， 那么如果內(nèi)部事務(wù)(ServiceB#methodB) rollback, 那么首先 ServiceB.methodB 回滾到它執(zhí)行之前的 SavePoint(在任何情況下都會如此), 外部事務(wù)(即 ServiceA#methodA) 將根據(jù)具體的配置決定自己是 commit 還是 rollback

另外三種事務(wù)傳播屬性基本用不到，在此不做分析。

總結(jié)

對于項目中需要使用到事務(wù)的地方，我建議開發(fā)者還是使用spring的TransactionCallback接口來實現(xiàn)事務(wù)，不要盲目使用spring事務(wù)注解，如果一定要使用注解，那么一定要對spring事務(wù)的傳播機制和隔離級別有個詳細的了解，否則很可能發(fā)生意想不到的效果。

Spring Boot 對事務(wù)的支持

通過org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.TransactionAutoConfiguration類。我們可以看出Spring Boot自動開啟了對注解事務(wù)的支持 Spring

只讀事務(wù)（@Transactional(readOnly = true)）的一些概念

概念：

從這一點設(shè)置的時間點開始（時間點a）到這個事務(wù)結(jié)束的過程中，其他事務(wù)所提交的數(shù)據(jù)，該事務(wù)將看不見！（查詢中不會出現(xiàn)別人在時間點a之后提交的數(shù)據(jù)）。

@Transcational(readOnly=true) 這個注解一般會寫在業(yè)務(wù)類上，或者其方法上，用來對其添加事務(wù)控制。當括號中添加readOnly=true, 則會告訴底層數(shù)據(jù)源，這個是一個只讀事務(wù)，對于JDBC而言，只讀事務(wù)會有一定的速度優(yōu)化。

而這樣寫的話，事務(wù)控制的其他配置則采用默認值，事務(wù)的隔離級別(isolation) 為DEFAULT,也就是跟隨底層數(shù)據(jù)源的隔離級別，事務(wù)的傳播行為(propagation)則是REQUIRED，所以還是會有事務(wù)存在，一代在代碼中拋出RuntimeException，依然會導(dǎo)致事務(wù)回滾。

應(yīng)用場合：

•  如果你一次執(zhí)行單條查詢語句，則沒有必要啟用事務(wù)支持，數(shù)據(jù)庫默認支持SQL執(zhí)行期間的讀一致性；
•  如果你一次執(zhí)行多條查詢語句，例如統(tǒng)計查詢，報表查詢，在這種場景下，多條查詢SQL必須保證整體的讀一致性，否則，在前條SQL查詢之后，后條SQL查詢之前，數(shù)據(jù)被其他用戶改變，則該次整體的統(tǒng)計查詢將會出現(xiàn)讀數(shù)據(jù)不一致的狀態(tài)，此時，應(yīng)該啟用事務(wù)支持。