深入理解Spring事務原理
Spring事務的基本原理
Spring事務的本質其實就是數(shù)據(jù)庫對事務的支持,沒有數(shù)據(jù)庫的事務支持,spring是無法提供事務功能的。對于純JDBC操作數(shù)據(jù)庫,想要用到事務,可以按照以下步驟進行:
- 獲取連接 Connection con = DriverManager.getConnection()
- 開啟事務con.setAutoCommit(true/false);
- 執(zhí)行CRUD
- 提交事務/回滾事務 con.commit() / con.rollback();
- 關閉連接 conn.close();
使用Spring的事務管理功能后,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和關閉事務的呢?解決這個問題,也就可以從整體上理解Spring的事務管理實現(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動,在相關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的bean,這時候會查看擁有相關注解的類和方法,并且為這些類和方法生成代理,并根據(jù)@Transaction的相關參數(shù)進行相關配置注入,這樣就在代理中為我們把相關的事務處理掉了(開啟正常提交事務,異常回滾事務)。
3. 真正的數(shù)據(jù)庫層的事務提交和回滾是通過binlog或者redo log實現(xiàn)的。
Spring的事務機制
所有的數(shù)據(jù)訪問技術都有事務處理機制,這些技術提供了API用來開啟事務、提交事務來完成數(shù)據(jù)操作,或者在發(fā)生錯誤的時候回滾數(shù)據(jù)。
而Spring的事務機制是用統(tǒng)一的機制來處理不同數(shù)據(jù)訪問技術的事務處理。Spring的事務機制提供了一個PlatformTransactionManager接口,不同的數(shù)據(jù)訪問技術的事務使用不同的接口實現(xiàn),如表所示。
數(shù)據(jù)訪問技術及實現(xiàn)
在程序中定義事務管理器的代碼如下:
- @Bean
- public PlatformTransactionManager transactionManager() {
- JpaTransactionManager transactionManager = new JpaTransactionManager();
- transactionManager.setDataSource(dataSource());
- return transactionManager;
- }
聲名式事務
Spring支持聲名式事務,即使用注解來選擇需要使用事務的方法,它使用@Transactional注解在方法上表明該方法需要事務支持。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:
- 通過實現(xiàn) InvocationHandler 接口創(chuàng)建自己的調(diào)用處理器;
- 通過為 Proxy 類指定 ClassLoader 對象和一組 interface 來創(chuàng)建動態(tài)代理類;
- 通過反射機制獲得動態(tài)代理類的構造函數(shù),其唯一參數(shù)類型是調(diào)用處理器接口類型;
- 通過構造函數(shù)創(chuàng)建動態(tài)代理類實例,構造時調(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。
- 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
- 如果目標對象實現(xiàn)了接口,可以強制使用CGLIB實現(xiàn)AOP
- 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)用事務的傳遞性才會生效
- @Autowired
- PersonService selfProxyPersonService;
- /**
- * 測試事務的傳遞性
- *
- * @param person
- * @return
- */
- @Transactional
- public Person save(Person person) {
- Person p = personRepository.save(person);
- try {
- // 新開事務 獨立回滾
- selfProxyPersonService.delete();
- } catch (Exception e) {
- e.printStackTrace();
- }
- try {
- // 使用當前事務 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 事務的傳播屬性
所謂spring事務的傳播屬性,就是定義在存在多個事務同時存在的時候,spring應該如何處理這些事務的行為。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:一事務對數(shù)據(jù)進行了增刪改,但未提交,另一事務可以讀取到未提交的數(shù)據(jù)。如果第一個事務這時候回滾了,那么第二個事務就讀到了臟數(shù)據(jù)。
不可重復讀:一個事務中發(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:第一個事務對一定范圍的數(shù)據(jù)進行批量修改,第二個事務在這個范圍增加一條數(shù)據(jù),這時候第一個事務就會丟失對新增數(shù)據(jù)的修改。
總結:
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)庫事務和spring事務的一些屬性和特點,接下來我們通過分析一些嵌套事務的場景,來深入理解spring事務傳播的機制。
假設外層事務 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,這時調(diào)用 ServiceB.methodB(),ServiceB.methodB() 看到自己已經(jīng)運行在 ServiceA.methodA() 的事務內(nèi)部,就不再起新的事務。
假如 ServiceB.methodB() 運行的時候發(fā)現(xiàn)自己沒有在事務中,他就會為自己分配一個事務。
這樣,在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 內(nèi)的任何地方出現(xiàn)異常,事務都會被回滾。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW
比如我們設計 ServiceA.methodA() 的事務級別為 PROPAGATION_REQUIRED,ServiceB.methodB() 的事務級別為 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。
那么當執(zhí)行到 ServiceB.methodB() 的時候,ServiceA.methodA() 所在的事務就會掛起,ServiceB.methodB() 會起一個新的事務,等待 ServiceB.methodB() 的事務完成以后,它才繼續(xù)執(zhí)行。
他與 PROPAGATION_REQUIRED 的事務區(qū)別在于事務的回滾程度了。因為 ServiceB.methodB() 是新起一個事務,那么就是存在兩個不同的事務。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ServiceB.methodB() 的事務級別為 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,則加入當前的事務,如果發(fā)現(xiàn)ServiceA.methodA()沒有開啟事務,則自己也不開啟事務。這種時候,內(nèi)部方法的事務性完全依賴于最外層的事務。
PROPAGATION_NESTED
現(xiàn)在的情況就變得比較復雜了, ServiceB.methodB() 的事務屬性被配置為 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(即 ServiceB#methodB) 將回滾到它執(zhí)行前的 SavePoint 而外部事務(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, 如 ServiceC.methodC();
- }
- }
這種方式也是嵌套事務最有價值的地方, 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)務中, 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都沒有辦法做到這一點。
b、 外部事務回滾/提交 代碼不做任何修改, 那么如果內(nèi)部事務(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(即 ServiceA#methodA) 將根據(jù)具體的配置決定自己是 commit 還是 rollback
另外三種事務傳播屬性基本用不到,在此不做分析。
總結
對于項目中需要使用到事務的地方,我建議開發(fā)者還是使用spring的TransactionCallback接口來實現(xiàn)事務,不要盲目使用spring事務注解,如果一定要使用注解,那么一定要對spring事務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的支持 Spring
只讀事務(@Transactional(readOnly = true))的一些概念
- 概念:
從這一點設置的時間點開始(時間點a)到這個事務結束的過程中,其他事務所提交的數(shù)據(jù),該事務將看不見?。ú樵冎胁粫霈F(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)務類上,或者其方法上,用來對其添加事務控制。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,對于JDBC而言,只讀事務會有一定的速度優(yōu)化。而這樣寫的話,事務控制的其他配置則采用默認值,事務的隔離級別(isolation) 為DEFAULT,也就是跟隨底層數(shù)據(jù)源的隔離級別,事務的傳播行為(propagation)則是REQUIRED,所以還是會有事務存在,一代在代碼中拋出RuntimeException,依然會導致事務回滾。
- 應用場合:
- 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,應該啟用事務支持。