Spring事務原理二

在上一篇博文《Spring事務原理一》中，我們熟悉了Spring聲明式事務的AOP原理，以及事務執行的大體流程。

本文中，介紹了Spring事務的核心組件、傳播行為的源碼實現。下一篇中，我們將結合案例，來講解實戰中有關事務的易錯點。

本文中源碼來自Spring 5.3.x分支，github源碼地址：GitHub - spring-projects/spring-framework: Spring Framework

一 Spring事務的核心組件

了解相關類和接口，看看Spring對概念、術語是如何封裝的？

1.1 PlatformTransactionManager

事務管理器接口，負責獲取數據庫連接，事務的開啟、提交和回滾。

有抽象實現AbstractPlatformTransactionManager，其中定義了doGetTransaction、doBegin、doCommit、doRollback等抽象方法，待子類實現。

AbstractPlatformTransactionManager中有幾個值得關注的屬性：

// 是否允許嵌套事務
private boolean nestedTransactionAllowed = false;// 局部失敗時全局回滾，當為false時，部分失敗則不回滾
private boolean globalRollbackOnParticipationFailure = true;private boolean failEarlyOnGlobalRollbackOnly = false;private boolean rollbackOnCommitFailure = false;

它有以下常見子類：

DataSourceTransactionManager：用于JDBC和MyBatis等基于數據源的事務管理。
HibernateTransactionManager：用于Hibernate框架的事務管理。
JpaTransactionManager：用于JPA（Java Persistence API）的事務管理。

DataSourceTransactionManager

該類中定義了兩個屬性，對doCommit等抽象方法提供實現。

doGetTransaction方法：創建一個DataSourceTransactionObject對象，設置connection。
doBegin方法：執行事務前的準備工作，如設置
- 如果DataSourceTransactionObject沒有連接，則獲取一個連接
- 根據TransactionDefinition，為connection設置屬性，如isolationLevel、readOnly、timeout；
- connection.setAutoCommit(false)，關閉自動提交；
- 將connection與當前線程綁定；
doCommit方法：從TransactionStatus中獲取TransactionObject，拿到connection調用commit()；

doRollback方法：與doCommit實現相似，只是調connection.rollback();

1.2 TransactionDefinition

定義事務的屬性，如隔離級別、傳播行為、超時時間等。

隔離級別（Isolation Level）：定義了事務之間的隔離程度，常見的有：

DEFAULT：使用數據庫默認的隔離級別。
READ_UNCOMMITTED：允許讀取未提交的數據，可能導致臟讀。
READ_COMMITTED：只能讀取已提交的數據，避免臟讀。
REPEATABLE_READ：確保在同一事務中多次讀取同一數據時，結果一致。
SERIALIZABLE：最高的隔離級別，確保事務串行執行，避免臟讀、不可重復讀和幻讀。

超時時間（Timeout）：事務的超時時間，超過該時間未完成則自動回滾。

只讀（Read-only）：指定事務是否為只讀事務，優化性能。

在子類DefaultTransactionDefinition中，可以看到默認值：PROPAGATION_REQUIRED、ISOLATION_DEFAULT、TIMEOUT_DEFAULT、非readOnly。

當使用@Transactional時，會將注解屬性解析成一個TransactionDefinition對象。

1.3 TransactionStatus

表示事務的狀態，提供了以下方法：

isNewTransaction()：判斷當前事務是否為新事務。
hasSavepoint()：判斷是否存在保存點（用于嵌套事務）。
setRollbackOnly()：標記事務為回滾狀態。
isRollbackOnly()：判斷事務是否被標記為回滾。

在子類DefaultTransactionStatus中，有這些屬性

private boolean rollbackOnly = false;private boolean completed = false;private final Object transaction;private final boolean newTransaction;private final boolean newSynchronization;private final boolean readOnly;

1.4 TransactionSynchronizationManager

事務同步管理器，用于將事務相關信息與當前線程綁定，以支持各種事務傳播行為。其中有多個ThreadLocal屬性。

為什么保存連接的resources是Map類型？因為支持多數據源，當一個方法中操作多個數據庫時，線程中就得保存多個connectionHolder對象，因此使用Map結構，key就是dataSource對象。

1.5 TransactionInterceptor

事務攔截器，就是AOP的代理邏輯，具體實現在TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction中。

大體流程為：

獲取當前方法的@Transaction注解屬性，創建TransactionDefinition對象；
獲取TransactionManager對象；
根據方法名生成事務名；
如有必要則創建事務，并處理傳播行為；
在try中執行下一個interceptor或被代理對象中方法；
異常時先回滾事務，正常時提交事務；
當前方法執行結束，還原TransactionInfo（恢復上層方法的事務信息）。

二事務的傳播機制

2.1 什么是事務傳播

在日常開發中，業務代碼中經常出現方法間調用，比如購物時下單減和庫存：

import com.xiakexing.dao.InventoryDao;
import com.xiakexing.dao.OrderDao;
import com.xiakexing.entity.Order;public class OrderService {private OrderDao orderDao;private InventoryDao inventoryDao;public void saveOrder(Order order) {orderDao.save(order);updateInventory(order.getCode(), order.getCount());}public void updateInventory(String code, int count) {inventoryDao.update(code, count);}
}

saveOrder()和updateInventory()，所有sql需要在同一個事務中；
單獨調用updateInventory()時，如進貨時不需要事務。

可見，updateInventory方法，在不同場景下對事務有不同要求。Spring中又如何實現呢？

Spring定義了傳播行為（Propagation Behavior），定義了方法間調用時事務如何傳遞，類型有：

REQUIRED：如果當前線程存在事務，則加入該事務；如果不存在，則創建一個新事務。
REQUIRES_NEW：總是創建一個新事務，如果當前線程存在事務，則掛起當前事務。
SUPPORTS：如果當前線程存在事務，則加入該事務；如果不存在，則以非事務方式執行。
NOT_SUPPORTED：以非事務方式執行，如果當前線程存在事務，則掛起當前事務。
MANDATORY：如果當前線程存在事務，則加入該事務；如果不存在則拋出異常。
NEVER：以非事務方式執行，如果當前線程存在事務，則拋出異常。
NESTED：如果當前線程存在事務，則以嵌套事務中執行；如果不存在，則創建一個新事務。

這兒為什么強調線程呢？

方法間調用都在某個線程的方法棧中，按FILO順序執行。如果兩個方法的中sql使用兩個不同的數據庫連接執行，顯然無法納入一個事務中。

因為，數據庫連接必須能夠跨方法傳遞，Spring底層就是將connection放到ThreadLocal中。

2.2 傳播機制的實現

2.2.1 線程綁定連接

在DataSourceTransactionManager#doBegin中：

從DataSource獲取數據連接connection，設置autocommit=false、隔離級別、超時時間等屬性；
將connection放入ThreadLocal<Map>，Map的key是DataSource對象，value是connectionHolder對象。

可見，方法間調用時可以從ThreadLocal中拿到同一個連接，去執行不同的SQL，進而一同提交或回滾。

2.2.2 處理傳播機制

真正執行被代理對象方法前，會判斷是否創建事務。

調用AbstractPlatformTransactionManager#getTransaction，邏輯如下：

創建DataSourceTransactionObject對象，從ThreadLocal中獲取connectionHolder（可能為null）；
當connectionHolder不為null且connectionHolder.transactionActive=ture時，說明已存在事務：

如果當前線程中存在事務：

如果當前方法傳播行為是PROPAGATION_NEVER，則拋異常
如果是PROPAGATION_NOT_SUPPORTED，則掛起當前事務，用一個新連接的非事務方式執行當前方法；
如果是PROPAGATION_REQUIRES_NEW，則掛起當前事務，開啟一個新事務（獲取新連接并帶事務執行）；
如果是PROPAGATION_NESTED，則先設置savepoints（可以回滾到此處），然后使用同一個連接繼續執行。

如果當前線程中不存在事務：

如果傳播行為是PROPAGATION_MANDATORY，則拋異常
如果傳播行為是PROPAGATION_REQUIRED、PROPAGATION_REQUIRES_NEW、PROPAGATION_NESTED，則開啟事務

流程圖如下：

三總結

Spring中，對于事務這一抽象概念，從多個方法進行了良好封裝，如將隔離級別、超時時間等封裝為TransactionDefinition，將事務狀態、是否回滾等封裝為TransactionStatus。
事務的傳播行為，發生在方法間調用中。通過將connectionHolder放入ThreadLocal，實現了不同方法中使用同一數據庫連接，從而支持多種傳播方式。
事務底層，就是通過設置connection.autocommit為false，從而根據方法是否異常，選擇commit還是rollback；
通過Savepoint實現嵌套事務（需要數據庫支持）。
在執行某個方法時，判斷當前是否已經存在事務，就是判斷當前線程的ThreadLocal中是否存在一個數據庫連接對象。