Spring Boot中的事务是如何实现的
2020/4/1 17:01:43
本文主要是介绍Spring Boot中的事务是如何实现的,对大家解决编程问题具有一定的参考价值,需要的程序猿们随着小编来一起学习吧!
1. 概述
一直在用SpringBoot中的@Transactional
来做事务管理,但是很少没想过SpringBoot是如何实现事务管理的,今天从源码入手,看看@Transactional
是如何实现事务的,最后我们结合源码的理解,自己动手写一个类似的注解来实现事务管理,帮助我们加深理解。
阅读说明:本文假设你具备Java基础,同时对事务有基本的了解和使用。
2. 事务的相关知识
开始看源码之前,我们先回顾下事务的相关知识。
2.1 事务的隔离级别
事务为什么需要隔离级别呢?这是因为在并发事务情况下,如果没有隔离级别会导致如下问题:
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脏读(Dirty Read) :当A事务对数据进行修改,但是这种修改还没有提交到数据库中,B事务同时在访问这个数据,由于没有隔离,B获取的数据有可能被A事务回滚,这就导致了数据不一致的问题。
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丢失修改(Lost To Modify): 当A事务访问数据100,并且修改为100-1=99,同时B事务读取数据也是100,修改数据100-1=99,最终两个事务的修改结果为99,但是实际是98。事务A修改的数据被丢失了。
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不可重复读(Unrepeatable Read):指A事务在读取数据X=100的时候,B事务把数据X=100修改为X=200,这个时候A事务第二次读取数据X的时候,发现X=200了,导致了在整个A事务期间,两次读取数据X不一致了,这就是不可重复读。
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幻读(Phantom Read):幻读和不可重复读类似。幻读表现在,当A事务读取表数据时候,只有3条数据,这个时候B事务插入了2条数据,当A事务再次读取的时候,发现有5条记录了,平白无故多了2条记录,就像幻觉一样。
不可重复读 VS 幻读
不可重复读的重点是修改 : 同样的条件 , 你读取过的数据 , 再次读取出来发现值不一样了,重点在更新操作。 幻读的重点在于新增或者删除:同样的条件 , 第 1 次和第 2 次读出来的记录数不一样,重点在增删操作。
所以,为了避免上述的问题,事务中就有了隔离级别的概念,在Spring中定义了五种表示隔离级别的常量:
常量 | 说明 |
---|---|
TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT | 数据库默认的隔离级别,MySQL默认采用的 REPEATABLE_READ隔离级别 |
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED | 最低的隔离级别,允许读取未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读。 |
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED | 允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生。 |
TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ | 对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,**可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生。**MySQL中通过MVCC解决了该隔离级别下出现幻读的可能。 |
TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE | 串行化隔离级别,该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读,但是串行化会影响性能。 |
2.2 Spring中事务的传播机制
为什么Spring中要搞一套事务的传播机制呢?这是Spring给我们提供的事务增强工具,主要是解决方法之间调用,事务如何处理的问题。比如有方法A、方法B和方法C,在A中调用了方法B和方法C。伪代码如下:
MethodA{ MethodB; MethodC; } MethodB{ } MethodC{ } 复制代码
假设三个方法中都开启了自己的事务,那么他们之间是什么关系呢?MethodA
的回滚会影响MethodB
和MethodC
吗?Spring中的事务传播机制就是解决这个问题的。
Spring中定义了七种事务传播行为:
类型 | 说明 |
---|---|
PROPAGATION_REQUIRED | 如果当前没有事务,就新建一个事务,如果已经存在一个事务中,加入到这个事务中。这是最常见的选择 |
PROPAGATION_SUPPORTS | 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 | 使用当前的事务,如果当前没有事务,就抛出异常。 |
PROPAGATION_REQUIRES_NEW | 新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。 |
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED | 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 | 以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。 |
PROPAGATION_NESTED | 如果当前存在事务,则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务,则执行与PROPAGATION_REQUIRED类似的操作。 |
这七种传播机制是如何影响事务的,感兴趣的同学可以阅读这篇文章。
3. 如何实现异常回滚的
回顾完了事务的相关知识,接下来我们正式来研究下Spring Boot中如何通过@Transactional
来管理事务的,我们重点看看它是如何实现回滚的。
在Spring中TransactionInterceptor
和PlatformTransactionManager
这两个类是整个事务模块的核心,TransactionInterceptor
负责拦截方法执行,进行判断是否需要提交或者回滚事务。PlatformTransactionManager
是Spring 中的事务管理接口,真正定义了事务如何回滚和提交。我们重点研究下这两个类的源码。
TransactionInterceptor
类中的代码有很多,我简化一下逻辑,方便说明:
//以下代码省略部分内容 public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable { //获取事务调用的目标方法 Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null); //执行带事务调用 return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed); } 复制代码
invokeWithinTransaction 简化逻辑如下:
//TransactionAspectSupport.class //省略了部分代码 protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass, final InvocationCallback invocation) throws Throwable { Object retVal; try { //调用真正的方法体 retVal = invocation.proceedWithInvocation(); } catch (Throwable ex) { // 如果出现异常,执行事务异常处理 completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex); throw ex; } finally { //最后做一下清理工作,主要是缓存和状态等 cleanupTransactionInfo(txInfo); } //如果没有异常,直接提交事务。 commitTransactionAfterReturning(txInfo); return retVal; } 复制代码
事务出现异常回滚的逻辑completeTransactionAfterThrowing
如下:
//省略部分代码 protected void completeTransactionAfterThrowing(@Nullable TransactionInfo txInfo, Throwable ex) { //判断是否需要回滚,判断的逻辑就是看有没有声明事务属性,同时判断是不是在目前的这个异常中执行回滚。 if (txInfo.transactionAttribute != null && txInfo.transactionAttribute.rollbackOn(ex)) { //执行回滚 txInfo.getTransactionManager().rollback(txInfo.getTransactionStatus()); } else { //否则不需要回滚,直接提交即可。 txInfo.getTransactionManager().commit(txInfo.getTransactionStatus()); } } } 复制代码
上面的代码已经把Spring的事务的基本原理说清楚了,如何进行判断执行事务,如何回滚。下面到了真正执行回滚逻辑的代码中PlatformTransactionManager
接口的子类,我们以JDBC的事务为例,DataSourceTransactionManager
就是jdbc的事务管理类。跟踪上面的代码rollback(txInfo.getTransactionStatus())
可以发现最终执行的代码如下:
@Override protected void doRollback(DefaultTransactionStatus status) { DataSourceTransactionObject txObject = (DataSourceTransactionObject) status.getTransaction(); Connection con = txObject.getConnectionHolder().getConnection(); if (status.isDebug()) { logger.debug("Rolling back JDBC transaction on Connection [" + con + "]"); } try { //调用jdbc的 rollback进行回滚事务。 con.rollback(); } catch (SQLException ex) { throw new TransactionSystemException("Could not roll back JDBC transaction", ex); } } 复制代码
3.1 小结
这里小结下Spring 中事务的实现思路,Spring 主要依靠 TransactionInterceptor
来拦截执行方法体,判断是否开启事务,然后执行事务方法体,方法体中catch
住异常,接着判断是否需要回滚,如果需要回滚就委托真正的TransactionManager
比如JDBC中的DataSourceTransactionManager
来执行回滚逻辑。提交事务也是同样的道理。
这里用个流程图展示下思路:
4. 手写一个注解实现事务回滚
我们弄清楚了Spring的事务执行流程,那我们可以模仿着自己写一个注解,实现遇到指定异常就回滚的功能。这里持久层就以最简单的JDBC为例。我们先梳理下需求,首先注解我们可以基于Spring 的AOP来实现,接着既然是JDBC,那么我们需要一个类来帮我们管理连接,用来判断异常是否回滚或者提交。梳理完就开干吧。
4.1 首先加入依赖
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId> </dependency> 复制代码
4.2 新增一个注解
/** * @description: * @author: luozhou * @create: 2020-03-29 17:05 **/ @Target({ElementType.METHOD}) @Retention(RetentionPolicy.RUNTIME) @Inherited @Documented public @interface MyTransaction { //指定异常回滚 Class<? extends Throwable>[] rollbackFor() default {}; } 复制代码
4.3 新增连接管理器
该类帮助我们管理连接,该类的核心功能是把取出的连接对象绑定到线程上,方便在AOP处理中取出,进行提交或者回滚操作。
/** * @description: * @author: luozhou * @create: 2020-03-29 21:14 **/ @Component public class DataSourceConnectHolder { @Autowired DataSource dataSource; /** * 线程绑定对象 */ ThreadLocal<Connection> resources = new NamedThreadLocal<>("Transactional resources"); public Connection getConnection() { Connection con = resources.get(); if (con != null) { return con; } try { con = dataSource.getConnection(); //为了体现事务,全部设置为手动提交事务 con.setAutoCommit(false); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } resources.set(con); return con; } public void cleanHolder() { Connection con = resources.get(); if (con != null) { try { con.close(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } resources.remove(); } } 复制代码
4.4 新增一个切面
这部分是事务处理的核心,先获取注解上的异常类,然后捕获住执行的异常,判断异常是不是注解上的异常或者其子类,如果是就回滚,否则就提交。
/** * @description: * @author: luozhou * @create: 2020-03-29 17:08 **/ @Aspect @Component public class MyTransactionAopHandler { @Autowired DataSourceConnectHolder connectHolder; Class<? extends Throwable>[] es; //拦截所有MyTransaction注解的方法 @org.aspectj.lang.annotation.Pointcut("@annotation(luozhou.top.annotion.MyTransaction)") public void Transaction() { } @Around("Transaction()") public Object TransactionProceed(ProceedingJoinPoint proceed) throws Throwable { Object result = null; Signature signature = proceed.getSignature(); MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature; Method method = methodSignature.getMethod(); if (method == null) { return result; } MyTransaction transaction = method.getAnnotation(MyTransaction.class); if (transaction != null) { es = transaction.rollbackFor(); } try { result = proceed.proceed(); } catch (Throwable throwable) { //异常处理 completeTransactionAfterThrowing(throwable); throw throwable; } //直接提交 doCommit(); return result; } /** * 执行回滚,最后关闭连接和清理线程绑定 */ private void doRollBack() { try { connectHolder.getConnection().rollback(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } finally { connectHolder.cleanHolder(); } } /** *执行提交,最后关闭连接和清理线程绑定 */ private void doCommit() { try { connectHolder.getConnection().commit(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } finally { connectHolder.cleanHolder(); } } /** *异常处理,捕获的异常是目标异常或者其子类,就进行回滚,否则就提交事务。 */ private void completeTransactionAfterThrowing(Throwable throwable) { if (es != null && es.length > 0) { for (Class<? extends Throwable> e : es) { if (e.isAssignableFrom(throwable.getClass())) { doRollBack(); } } } doCommit(); } } 复制代码
4.5 测试验证
创建一个tb_test表,表结构如下:
SET NAMES utf8mb4; SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 0; -- ---------------------------- -- Table structure for tb_test -- ---------------------------- DROP TABLE IF EXISTS `tb_test`; CREATE TABLE `tb_test` ( `id` int(11) NOT NULL, `email` varchar(255) DEFAULT NULL, PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1; SET FOREIGN_KEY_CHECKS = 1; 复制代码
4.5.1 编写一个Service
saveTest
方法调用了2个插入语句,同时声明了@MyTransaction
事务注解,遇到NullPointerException
就进行回滚,最后我们执行了除以0操作,会抛出ArithmeticException
。我们用单元测试看看数据是否会回滚。
/** * @description: * @author: luozhou kinglaw1204@gmail.com * @create: 2020-03-29 22:05 **/ @Service public class MyTransactionTest implements TestService { @Autowired DataSourceConnectHolder holder; //一个事务中执行两个sql插入 @MyTransaction(rollbackFor = NullPointerException.class) @Override public void saveTest(int id) { saveWitharamters(id, "luozhou@gmail.com"); saveWitharamters(id + 10, "luozhou@gmail.com"); int aa = id / 0; } //执行sql private void saveWitharamters(int id, String email) { String sql = "insert into tb_test values(?,?)"; Connection connection = holder.getConnection(); PreparedStatement stmt = null; try { stmt = connection.prepareStatement(sql); stmt.setInt(1, id); stmt.setString(2, email); stmt.executeUpdate(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } } 复制代码
4.5.2 单元测试
@SpringBootTest @RunWith(SpringRunner.class) class SpringTransactionApplicationTests { @Autowired private TestService service; @Test void contextLoads() throws SQLException { service.saveTest(1); } } 复制代码
上图代码声明了事务对NullPointerException
异常进行回滚,运行中遇到了ArithmeticException
异常,所以是不会回滚的,我们在右边的数据库中刷新发现数据正常插入成功了,说明并没有回滚。
我们把回滚的异常类改为ArithmeticException
,把原数据清空再执行一次,出现了ArithmeticException
异常,这个时候查看数据库是没有记录新增成功了,这说明事物进行回滚了,表明我们的注解起作用了。
5. 总结
本文最开始回顾了事务的相关知识,并发事务会导致脏读、丢失修改、不可重复读、幻读,为了解决这些问题,数据库中就引入了事务的隔离级别,隔离级别包括:读未提交、读提交、可重复读和串行化。
Spring中增强了事务的概念,为了解决方法A、方法B和方法C之间的事务关系,引入了事务传播机制的概念。
Spring中的@Transactional
注解的事务实现主要通过TransactionInterceptor
拦截器来进行实现的,拦截目标方法,然后判断异常是不是目标异常,如果是目标异常就行进行回滚,否则就进行事务提交。
最后我们自己通过JDBC结合Spring的AOP自己写了个@MyTransactional
的注解,实现了遇到指定异常回滚的功能。
这篇关于Spring Boot中的事务是如何实现的的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对大家有所帮助,也希望大家多多支持为之网!
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