分布式事务系列（1.2）Spring的事务体系

2021-09-13 22:43:51

1 系列目录

2 三种事务模型

三种事务模型如下：

  • 本地事务模型
  • 编程式事务模型
  • 声明式事务模型

先来看几个例子：

案例1：

Connection conn=jdbcDao.getConnection();
PreparedStatement ps=conn.prepareStatement("insert into user(name,age) value(?,?)");
ps.setString(1,user.getName());
ps.setInt(2,user.getAge());
ps.execute();

案例2:

Connection conn=jdbcDao.getConnection();
conn.setAutoCommit(false);
try {
   PreparedStatement ps=conn.prepareStatement("insert into user(name,age) value(?,?)");
   ps.setString(1,user.getName());
   ps.setInt(2,user.getAge());
   ps.execute();
   conn.commit();
} catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
   conn.rollback();
}finally{
   conn.close();
}

案例3：

InitialContext ctx = new InitialContext();
UserTransaction txn = (UserTransaction)ctx.lookup("UserTransaction");
try {
   txn.begin();
    //业务代码                
   txn.commit();
} catch (Exception up) {
   txn.rollback();
   throw up;
}

案例4：

@Transactional
public void save(User user){
    jdbcTemplate.update("insert into user(name,age) value(?,?)",user.getName(),user.getAge());
}

我的看法：

  • 案例1属于本地事务模型
  • 案例2、3属于编程式事务模型
  • 案例4属于声明式事务模型

我认为他们各自的特点在于：谁在管理着事务的提交和回滚等操作？

这里有三个角色：数据库、开发人员、spring（等第三方）

  • 对于案例1：开发人员不用知道事务的存在，事务全部交给数据库来管理，数据库自己决定什么时候提交或回滚，所以数据库是事务的管理者
  • 对于案例2、3：事务的提交和回滚操作完全交给开发人员，开发人员来决定事务什么时候提交或回滚，所以开发人员是事务的管理者
  • 对于案例4：开发人员完全不用关心事务，事务的提交和回滚操作全部交给Spring来管理，所以Spring是事务的管理者

上述的特点也不是全部合理，如下文提到的Spring的TransactionTemplate，虽然属于编程式事务，但是它的确是把事务的提交和回滚交给了Spring来管理。总之不用过分纠结于划分事务模型

3 编程式事务

编程式事务：即通过手动编程方式来实现事务操作，大部分情况，都是类似于上述案例2、3情况，开发人员来管理事务的提交和回滚，但也可能是Spring自己来管理事务，如Spring的TransactionTemplate。

3.1 Spring的TransactionTemplate

在前一篇文章中了解到，使用jdbc操作事务，编程非常麻烦，老是需要写一套模板式的try catch代码，所以我们可以将try catch代码封装成一个模板，这就引出了Spring的TransactionTemplate：

案例如下：

TransactionTemplate template=new TransactionTemplate();
template.setIsolationLevel(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT);
template.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);
template.setTransactionManager(transactionManager);
template.execute(new TransactionCallback<User>() {

    @Override
    public User doInTransaction(TransactionStatus status) {
        //可以使用DataSourceUtils获取Connection来执行sql
        //jdbcTemplate.update(sql2);

        //可以使用SessionFactory的getCurrentSession获取Session来执行
        //hibernateTemplate.save(user1)
        return null;
    }

});
  • TransactionTemplate继承了DefaultTransactionDefinition，有了默认的事务定义，也可以自定义设置隔离级别、传播属性等
  • TransactionTemplate需要一个PlatformTransactionManager事务管理器，来执行事务的操作

  • TransactionTemplate在TransactionCallback中执行业务代码，try catch的事务模板代码，则被封装起来，包裹在业务代码的周围，详细见TransactionTemplate的execute方法，如下：

    分布式事务系列（1.2）Spring的事务体系

详细过程如下：

  • 第一步：根据事务定义获取事务

    由于TransactionTemplate继承了DefaultTransactionDefinition，所以使用PlatformTransactionManager事务管理器来根据TransactionTemplate来获取事务，这部分就是上一篇文章的内容了，见分布式事务系列（1.1）Spring事务管理器PlatformTransactionManager源码分析

  • 第二步：执行业务代码

    在TransactionCallback中的doInTransaction中执行相应的业务代码。

    如果使用的是DataSourceTransactionManager，你就可以使用JdbcTemplate来执行业务逻辑；或者直接使用Connection，但是必须使用DataSourceUtils来获取Connection

    如果使用的是HibernateTransactionManager，就可以使用HibernateTemplate来执行业务逻辑，或者则可以使用SessionFactory的getCurrentSession方法来获取当前线程绑定的Session，不可使用SessionFactory的openSession方法。也是不可乱用的，下面详细解释

  • 第三步：如果业务代码出现异常，则回滚事务，没有异常则提交事务

    回滚与提交都是通过PlatformTransactionManager事务管理器来进行的

3.2 事务代码和业务代码可以实现分离的原理

我们可以看到，使用TransactionTemplate，其实就做到了事务代码和业务代码的分离，分离之后的代价就是，必须保证他们使用的是同一类型事务。之后的声明式事务实现分离也是同样的原理，这里就提前说明一下。

  • 1 如果使用DataSourceTransactionManager：

    • 1.1 事务代码是通过和当前线程绑定的ConnectionHolder中的Connection的commit和rollback来执行相应的事务，详见上一篇文章说明事务管理器的事务分析，所以我们必须要保证业务代码也是使用相同的Connection，这样才能正常回滚与提交。
    • 1.2 业务代码使用jdbcTemplate.update(sql)来执行业务，这个方法是使用的Connection从哪来的？是和上面的事务Connection是同一个吗？源码如下：

    jdbcTemplate在执行sql时，会使用DataSourceUtils从dataSource中获取一个Connection。获取过程如下：

    分布式事务系列（1.2）Spring的事务体系

    也是先获取和当前线程绑定的ConnectionHolder（由于事务在执行业务逻辑前已经开启，已经有了和当前线程绑定的ConnectionHolder）,所以会获取到和事务中使用的ConnectionHolder，这样就保证了他们使用的是同一个Connection了，自然就可以正常提交和回滚了

    如果想使用Connection，则需要使用DataSourceUtils从dataSorce中获取Connection，不能直接从dataSource中获取Connection。

  • 2 如果使用HibernateTransactionManager：

    • 2.1 事务代码是通过和当前线程绑定的SessionHolder中的Session中的Transaction的commit和rollback来执行相应的事务，详见上一篇文章说明事务管理器的事务分析，所以我们必须要保证业务代码也是使用相同的session
    • 2.2业务代码就不能使用jdbcTemplate来执行相应的业务逻辑了，需要使用Session来执行相应的操作，换成对应的HibernateTemplate来执行。

    HibernateTemplate在执行save(user)的过程中，会获取一个Session，方式如下：

    session = getSessionFactory().getCurrentSession();

    即采用SessionFactory的自带的getCurrentSession方法，获取当前Session。具体什么策略呢？

    Hibernate定义了这样的一个接口：CurrentSessionContext，内容如下：

       public interface CurrentSessionContext extends Serializable {
       public Session currentSession() throws HibernateException;
   }

    上述SessionFactory获取当前Session就是依靠CurrentSessionContext的实现。它的实现如下：

    分布式事务系列（1.2）Spring的事务体系

    在spring环境下，默认采用的是SpringSessionContext，它获取当前Session的方式如下：

    分布式事务系列（1.2）Spring的事务体系

    也是先获取和当前线程绑定的SessionHolder（由于事务在执行业务逻辑前已经开启，已经有了和当前线程绑定的SessionHolder），所以会获取到和事务中使用的SessionHolder，这样就保证了他们使用的是同一个Session了，自然就可以正常提交和回滚了。

    如果不想通过使用HibernateTemplate，想直接通过Session来操作，同理则需要使用SessionFactory的getCurrentSession方法来获取Session，而不能使用SessionFactory的openSession方法。

    以上分析都是基于Hibernate4，Hibenrate3的原理自行去看，都差不多。

4 Spring的声明式事务

Spring可以有三种形式来配置事务拦截，不同配置形式仅仅是外在形式不同，里面的拦截原理都是一样的，所以先通过一个小例子了解利用AOP实现事务拦截的原理

4.1 利用AOP实现声明式事务的原理

4.1.1 简单的AOP事务例子

从上面的Spring的TransactionTemplate我们可以实现了，事务代码和业务代码的分离，但是分离的还不彻底，还是需要如下的代码：

TransactionTemplate template=new TransactionTemplate();
template.setIsolationLevel(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT);
template.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);
template.setTransactionManager(transactionManager);

一大堆的设置，同时业务代码必须嵌套在TransactionCallback中，如何才能做到如下方式的彻底分离呢？

@Transactional
public void save(User user){
    jdbcTemplate.update("insert into user(name,age) value(?,?)",user.getName(),user.getAge());
}

这就需要使用Spring的AOP机制，SpringAOP的原理就不再详细说明了，可以参考这里的源码分析Spring AOP源码分析,这里给出一个简单的AOP事务拦截原理的小例子：

@Repository
public class AopUserDao implements InitializingBean{

    @Autowired
    private UserDao userDao;

    private UserDao proxyUserDao;

    @Resource(name="transactionManager")
    private PlatformTransactionManager transactionManager;

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
        ProxyFactory proxyFactory = new ProxyFactory();
        proxyFactory.setTarget(userDao);

        TransactionInterceptor transactionInterceptor=new TransactionInterceptor();
        transactionInterceptor.setTransactionManager(transactionManager);
        Properties properties=new Properties();
        properties.setProperty("*","PROPAGATION_REQUIRED");
        transactionInterceptor.setTransactionAttributes(properties);

        proxyFactory.addAdvice(transactionInterceptor);
        proxyUserDao=(UserDao) proxyFactory.getProxy();
    }

    public void save(User user){
        proxyUserDao.save(user);
    }
}

代码分析如下：

  • 首先需要一个原始的UserDao，我们需要对它进行AOP代理，产生代理对象proxyUserDao，之后保存的功能就是使用proxyUserDao来执行

  • 对UserDao具体的代理过程如下：

    • 使用代理工厂，设置要代理的对象，即target

      proxyFactory.setTarget(userDao);

    • 对代理对象加入拦截器

    分成2种情况，一种默认拦截原UserDao的所有方法，一种是指定Pointcut，即拦截原UserDao的某些方法。

    这里使用proxyFactory.addAdvice(transactionInterceptor);就表示默认拦截原UserDao的所有方法。

    如果使用proxyFactory.addAdvisor(advisor)，这里的Advisor可以简单看成是Pointcut和Advice的组合，Pointcut则是用于指定是否拦截某些方法。

    上述addAdvice就是使用了默认的Pointcut，表示对所有方法都拦截，源码如下：

        addAdvisor(pos, new DefaultPointcutAdvisor(advice))；

    DefaultPointcutAdvisor内容如下：

       public DefaultPointcutAdvisor(Advice advice) {
       this(Pointcut.TRUE, advice);
   }

    Pointcut.TRUE便表示拦截所有方法。

    之后再详细讲解这个事务拦截器。

    • 设置好代理工厂要代理的对象和拦截器后，便可以创建代理对象。

      proxyUserDao=(UserDao) proxyFactory.getProxy()

    之后，我们在使用创建出的proxyUserDao时，就会首先进入拦截器，执行相关拦截器代码，因此我们可以在这里实现事务的处理

4.1.2 事务拦截器的原理分析

事务拦截器需要2个参数：

  • 事务配置的提供者

    用于指定哪些方法具有什么样的事务配置

    可以通过属性配置方式，或者通过其他一些配置方式，如下三种方式都是为了获取事务配置提供者:

    • 方式1：

      <property name="transactionAttributes"> <props> <prop key="*">PROPAGATION_REQUIRED</prop> </props> </property>

    • 方式2：

      <tx:attributes>

        <tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" />  
  <tx:method name="delete*" propagation="REQUIRED" />  
  <tx:method name="update*" propagation="REQUIRED" />  
  <tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" />

      </tx:attributes>

    • 方式3：

      @Transactional(propagation=Propagation.REQUIRED)

  • 事务管理器PlatformTransactionManager

    有了事务的配置，我们就可以通过事务管理器来获取事务了。

在执行代理proxyUserDao的save(user)方法时，会先进入事务拦截器中，具体的拦截代码如下：

分布式事务系列（1.2）Spring的事务体系

  • 第一步：首先获取所执行方法的对应的事务配置
  • 第二步：然后获取指定的事务管理器PlatformTransactionManager
  • 第三步：根据事务配置，使用事务管理器创建出事务
  • 第四步：继续执行下一个拦截器，最终会执行到代理的原始对象的方法
  • 第五步：一旦执行过程发生异常，使用事务拦截器进行事务的回滚
  • 第六步：如果没有异常，则使用事务拦截器提交事务

一个事务拦截器的内容大致就是这样。

4.2 Spring的三种事务配置形式

4.2.1 使用TransactionProxyFactoryBean

配置案例如下：

<bean id="proxy"
   class="org.springframework.transaction.interceptor.TransactionProxyFactoryBean">
    <!-- 为事务代理工厂Bean注入事务管理器 -->
    <property name="transactionManager" ref="transactionManager" />
    <!-- 要在哪个Bean上面创建事务代理对象 -->
    <property name="target" ref="productDao" />
    <!-- 指定事务属性 -->
    <property name="transactionAttributes">
        <props>
            <prop key="*">PROPAGATION_REQUIRED</prop>
        </props>
    </property>
</bean>

案例分析：

上面有三大配置：

  • 事务管理器transactionManager

  • 事务配置的提供者transactionAttributes（用于指定哪些方法具有什么样的事务配置）

    有了以上2个元素，我们就可以创建出一个事务拦截器TransactionInterceptor

  • 要代理的对象target

TransactionProxyFactoryBean这个工厂bean创建代理对象的原理就是：通过ProxyFactory来对target创建出代理对象了，同时加入上述事务拦截器，就可以实现事务拦截功能了

4.2.2 使用aop:config和tx:advice

使用TransactionProxyFactoryBean的方式只能针对一个target进行代理，如果想再代理一个target，就需要再配置一个TransactionProxyFactoryBean，比较麻烦，所以使用apo:config的配置形式，就可以针对符合Pointcut的所有target都可以进行代理。

配置案例如下：

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="transactionManager">  
    <tx:attributes>  
        <tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" />  
        <tx:method name="delete*" propagation="REQUIRED" />  
        <tx:method name="update*" propagation="REQUIRED" />  
        <tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" />    
    </tx:attributes>  
</tx:advice>  

<aop:config>  
    <aop:pointcut id="pointcut" 
        expression="XXXX" />  
    <aop:advisor advice-ref="txAdvice" 
        pointcut-ref="pointcut" />  
</aop:config>

这里有2种配置：

  • tx:advice：

    有事务管理器transactionManager和事务配置提供者attributes，就可以产生一个事务拦截器TransactionInterceptor

  • aop:config：

    这里会对符合pointcut的bean创建出代理对象，同时加入上述创建的事务拦截器

4.2.3 使用@Transactional

使用aop:config可以在xml中进行代理的配置，有时候想在代码中直接进行配置，这时候就需要使用注解@Transactional。

案例如下：

xml中启动@Transactional注解扫描

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

在代码中就可以通过配置@Transactional来实现事务拦截了

@Transactional(propagation=Propagation.REQUIRED)
public void save(User user){
    xxxx
}

在xml配置中启动注解扫描，会把那些加入了@Transactional标记的容器bean创建出代理对象，同时加入事务拦截器。在执行事务拦截的时候，会从@Transactional注解中取出对应的事务配置和事务管理器配置，进而可以执行事务的创建等操作。

5 结束语

至此Spring的事务体系大概就讲完了，接下来就要说明如何实现分布式事务了，在涉及jotm、atomikos这些第三方框架之前，先要了解下，分布式事务的一些概念

  • 1 X/Open DTP模型、XA规范、2PC
  • 2 JTA、JTS概念
  • 3 JTA接口定义的理解
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