ShardingSphere如何轻松驾驭Seata柔性分布式事务？

2024/11/16 23:02:45

本文主要是介绍ShardingSphere如何轻松驾驭Seata柔性分布式事务？，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！

0 前文

上一文解析了 ShardingSphere 强一致性事务支持 XAShardingTransactionManager ，本文继续：

  • 讲解该类
  • 介绍支持柔性事务的 SeataATShardingTransactionManager

sharding-transaction-xa-core中关于 XAShardingTransactionManager，本文研究 XATransactionManager 和 ShardingConnection 类实现。

1 XAShardingTransactionManager

1.1 init

public void init(final DatabaseType databaseType, final Collection<ResourceDataSource> resourceDataSources) {
        for (ResourceDataSource each : resourceDataSources) {
            // 根据传入的 ResourceDataSource创建XATransactionDataSource并缓存
            cachedDataSources.put(each.getOriginalName(), new XATransactionDataSource(databaseType, each.getUniqueResourceName(), each.getDataSource(), xaTransactionManager));
        }
        // 对通过 SPI 创建的 XATransactionManager 也执行其 init 初始化
        xaTransactionManager.init();
}

1.2 其它方法

实现也简单：

@Override
public TransactionType getTransactionType() {
    return TransactionType.XA;
}

@SneakyThrows
@Override
public boolean isInTransaction() {
    return Status.STATUS_NO_TRANSACTION != xaTransactionManager.getTransactionManager().getStatus();
}

@Override
public Connection getConnection(final String dataSourceName) throws SQLException {
	return cachedDataSources.get(dataSourceName).getConnection();
}

1.3 事务操作相关

begin、commit 和 rollback直接委托保存在 XATransactionManager#TransactionManager 完成：

@SneakyThrows
@Override
public void begin() {
    xaTransactionManager.getTransactionManager().begin();
}

@SneakyThrows
@Override
public void commit() {
    xaTransactionManager.getTransactionManager().commit();
}

@SneakyThrows
@Override
public void rollback() {
    xaTransactionManager.getTransactionManager().rollback();
}

2 AtomikosTransactionManager

TransactionManager默认实现。

2.1 AtomikosXARecoverableResource

代表资源：

public final class AtomikosXARecoverableResource extends JdbcTransactionalResource {

    private final String resourceName;

    AtomikosXARecoverableResource(final String serverName, final XADataSource xaDataSource) {
        super(serverName, xaDataSource);
        resourceName = serverName;
    }

  	// 比对SingleXAResource#ResourceName，确定是否在使用资源，此即设计包装 XAResource 的 SingleXAResource 类的原因
    @Override
    public boolean usesXAResource(final XAResource xaResource) {
        return resourceName.equals(((SingleXAResource) xaResource).getResourceName());
    }
}

2.2 AtomikosXARecoverableResource

public final class AtomikosTransactionManager implements XATransactionManager {

    private final UserTransactionManager transactionManager = new UserTransactionManager();

    private final UserTransactionService userTransactionService = new UserTransactionServiceImp();

    @Override
    public void init() {
        userTransactionService.init();
    }

    @Override
    public void registerRecoveryResource(final String dataSourceName, final XADataSource xaDataSource) {
        userTransactionService.registerResource(new AtomikosXARecoverableResource(dataSourceName, xaDataSource));
    }

    @Override
    public void removeRecoveryResource(final String dataSourceName, final XADataSource xaDataSource) {
        userTransactionService.removeResource(new AtomikosXARecoverableResource(dataSourceName, xaDataSource));
    }

    @Override
    @SneakyThrows
    public void enlistResource(final SingleXAResource xaResource) {
        transactionManager.getTransaction().enlistResource(xaResource);
    }

    @Override
    public TransactionManager getTransactionManager() {
        return transactionManager;
    }

    @Override
    public void close() {
        userTransactionService.shutdown(true);
    }
}

对 Atomikos 的 UserTransactionManager、UserTransactionService 简单调用，Atomikos#UserTransactionManager 实现 TransactionManager 接口，封装所有 TransactionManager 需要完成的工作。

看完 sharding-transaction-xa-atomikos-manager，再看 sharding-transaction-xa-bitronix-manager 工程。基于 bitronix 的 XATransactionManager 实现方案

3 BitronixXATransactionManager

public final class BitronixXATransactionManager implements XATransactionManager {

    private final BitronixTransactionManager bitronixTransactionManager = TransactionManagerServices.getTransactionManager();

    @Override
    public void init() {
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public void registerRecoveryResource(final String dataSourceName, final XADataSource xaDataSource) {
        ResourceRegistrar.register(new BitronixRecoveryResource(dataSourceName, xaDataSource));
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public void removeRecoveryResource(final String dataSourceName, final XADataSource xaDataSource) {
        ResourceRegistrar.unregister(new BitronixRecoveryResource(dataSourceName, xaDataSource));
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public void enlistResource(final SingleXAResource singleXAResource) {
        bitronixTransactionManager.getTransaction().enlistResource(singleXAResource);
    }

    @Override
    public TransactionManager getTransactionManager() {
        return bitronixTransactionManager;
    }

    @Override
    public void close() {
        bitronixTransactionManager.shutdown();
    }
}

XA两阶段提交核心类：

4 ShardingConnection

上图的整个流程源头ShardingConnection类，构造函数发现创建 ShardingTransactionManager 过程：

@Getter
public final class ShardingConnection extends AbstractConnectionAdapter {
      public ShardingConnection(...) {
        ...
        shardingTransactionManager = runtimeContext.getShardingTransactionManagerEngine().getTransactionManager(transactionType);
    }
}

ShardingConnection多处用到上面创建的shardingTransactionManager。如：

createConnection

获取连接：

@Override
protected Connection createConnection(final String dataSourceName, final DataSource dataSource) throws SQLException {
        return isInShardingTransaction() ? shardingTransactionManager.getConnection(dataSourceName) : dataSource.getConnection();
}

isInShardingTransaction

判断是否在同一事务：

private boolean isInShardingTransaction() {
        return null != shardingTransactionManager && shardingTransactionManager.isInTransaction();
}

setAutoCommit

@Override
public void setAutoCommit(final boolean autoCommit) throws SQLException {
        if (TransactionType.LOCAL == transactionType) {
            super.setAutoCommit(autoCommit);
            return;
        }
        if (autoCommit && !shardingTransactionManager.isInTransaction() || !autoCommit && shardingTransactionManager.isInTransaction()) {
            return;
        }
        if (autoCommit && shardingTransactionManager.isInTransaction()) {
            shardingTransactionManager.commit();
            return;
        }
        if (!autoCommit && !shardingTransactionManager.isInTransaction()) {
            closeCachedConnections();
            shardingTransactionManager.begin();
        }
}

事务类型为本地事务时，直接调用 ShardingConnection 父类 AbstractConnectionAdapter#setAutoCommit 完成本地事务自动提交：

  • autoCommit=true 且运行在事务中，调shardingTransactionManager.commit()完成提交
  • autoCommit=false 且当前不在事务中时，调 shardingTransactionManager.begin() 启动事务

commit、rollback

类似setAutoCommit ，按事务类型决定是否进行分布式提交和回滚：

@Override
public void commit() throws SQLException {
        if (TransactionType.LOCAL == transactionType) {
            super.commit();
        } else {
            shardingTransactionManager.commit();
        }
}

@Override
public void rollback() throws SQLException {
        if (TransactionType.LOCAL == transactionType) {
            super.rollback();
        } else {
            shardingTransactionManager.rollback();
        }
}

ShardingSphere提供两阶段提交的 XA 协议实现方案的同时，也实现柔性事务。看完 XAShardingTransactionManager，来看基于 Seata 框架的柔性事务 TransactionManager 实现类 SeataATShardingTransactionManager。

5 SeataATShardingTransactionManager

该类完全采用阿里Seata框架提供分布式事务特性，而非遵循类似 XA 这样的开发规范，所以代码实现比 XAShardingTransactionManager 类层结构简单，复杂性都屏蔽在了框架内部。

集成 Seata，先要初始化 TMClient、RMClient，在 Seata 内部，这两个客户端之间会基于RPC通信。

SeataATShardingTransactionManager#init的initSeataRPCClient初始化这俩客户端对象：

// 根据 seata.conf 创建配置对象
FileConfiguration configuration = new FileConfiguration("seata.conf");

initSeataRPCClient() {
    String applicationId = configuration.getConfig("client.application.id");
    Preconditions.checkNotNull(applicationId, "please config application id within seata.conf file");
    String transactionServiceGroup = configuration.getConfig("client.transaction.service.group", "default");
    TMClient.init(applicationId, transactionServiceGroup);
    RMClient.init(applicationId, transactionServiceGroup);
}

Seata也提供一套构建在 JDBC 规范之上的实现策略，类似03文介绍的 ShardingSphere 与 JDBC 规范之间兼容性。

Seata使用DataSourceProxy、ConnectionProxy代理对象，如DataSourceProxy：

实现了自定义Resource接口，继承AbstractDataSourceProxy（最终实现JDBC的DataSource接口）。所以，初始化 Seata 框架时，也要根据输入 DataSource 对象构建 DataSourceProxy，并通过 DataSourceProxy 获取 ConnectionProxy。

init、getConnection

@Override
public void init(final DatabaseType databaseType, final Collection<ResourceDataSource> resourceDataSources) {
     // 初始化 Seata 客户端
     initSeataRPCClient();
     // 创建 DataSourceProxy 并放入Map
     for (ResourceDataSource each : resourceDataSources) {
            dataSourceMap.put(each.getOriginalName(), new DataSourceProxy(each.getDataSource()));
     }
}

@Override
public Connection getConnection(final String dataSourceName) {
  	// 根据 DataSourceProxy 获取 ConnectionProxy
  	return dataSourceMap.get(dataSourceName).getConnection();
}

初始化后，提供了事务开启和提交相关的入口。Seata的GlobalTransaction是核心接口，封装了面向用户操作层的分布式事务访问入口：

public interface GlobalTransaction {
    void begin() throws TransactionException;
    void begin(int timeout) throws TransactionException;
    void begin(int timeout, String name) throws TransactionException;
    void commit() throws TransactionException;
    void rollback() throws TransactionException;
    GlobalStatus getStatus() throws TransactionException;
    String getXid();
}

ShardingSphere 作 GlobalTransaction 的用户层，也基于 GlobalTransaction 完成分布式事务操作。但 ShardingSphere 并未直接使用这层，而是设计位于sharding-transaction-base-seata-at的SeataTransactionHolder类，保存线程安全的 GlobalTransaction 对象。

SeataTransactionHolder

final class SeataTransactionHolder {

    private static final ThreadLocal<GlobalTransaction> CONTEXT = new ThreadLocal<>();

    static void set(final GlobalTransaction transaction) {
        CONTEXT.set(transaction);
    } 
    static GlobalTransaction get() {
        return CONTEXT.get();
    }

    static void clear() {
        CONTEXT.remove();
    }
}

使用 ThreadLocal 确保对 GlobalTransaction 访问的线程安全性。

咋判断当前操作是否处于一个全局事务？Seata存在一个上下文对象RootContex保存参与者和发起者之间传播的 Xid：

  • 当事务发起者开启全局事务，将 Xid 填入 RootContext
  • 然后 Xid 沿服务调用链一直传播，进而填充到每个事务参与者进程的 RootContext
  • 事务参与者发现 RootContext 存在 Xid，就可知自己处于全局事务

因此，只需判断：

@Override
public boolean isInTransaction() {
        return null != RootContext.getXID();
}

Seata 也提供针对全局事务的上下文类 GlobalTransactionContext，可用：

  • getCurrent 获取一个 GlobalTransaction对象
  • 或通过 getCurrentOrCreate 在无法获取 GlobalTransaction 对象时新建一个

就不难理解如下实现了

begin

@Override
@SneakyThrows
public void begin() {
  			 // 创建一个 GlobalTransaction，保存到 SeataTransactionHolder
        SeataTransactionHolder.set(GlobalTransactionContext.getCurrentOrCreate());
  			 // 从 SeataTransactionHolder 获取一个 GlobalTransaction，并调 begin 启动事务
        SeataTransactionHolder.get().begin();
        SeataTransactionBroadcaster.collectGlobalTxId();
}

注意到最后的类：

SeataTransactionBroadcaster

保存 Seata 全局 Xid 的一个容器类。事务启动时收集全局 Xid 并进行保存，而在事务提交或回滚时清空这些 Xid。

class SeataTransactionBroadcaster {
    
    String SEATA_TX_XID = "SEATA_TX_XID";
    
    static void collectGlobalTxId() {
        if (RootContext.inGlobalTransaction()) {
            ShardingExecuteDataMap.getDataMap().put(SEATA_TX_XID, RootContext.getXID());
        }
    }
    
    static void broadcastIfNecessary(final Map<String, Object> shardingExecuteDataMap) {
        if (shardingExecuteDataMap.containsKey(SEATA_TX_XID) && !RootContext.inGlobalTransaction()) {
            RootContext.bind((String) shardingExecuteDataMap.get(SEATA_TX_XID));
        }
    }

    static void clear() {
        ShardingExecuteDataMap.getDataMap().remove(SEATA_TX_XID);
    }
}

因此

commit、rollback和close

实现就清楚了：

@Override
public void commit() {
        try {
            SeataTransactionHolder.get().commit();
        } finally {
            SeataTransactionBroadcaster.clear();
            SeataTransactionHolder.clear();
        }
}

@Override
public void rollback() {
        try {
            SeataTransactionHolder.get().rollback();
        } finally {
            SeataTransactionBroadcaster.clear();
            SeataTransactionHolder.clear();
        }
}

@Override
public void close() {
        dataSourceMap.clear();
        SeataTransactionHolder.clear();
        TmRpcClient.getInstance().destroy();
        RmRpcClient.getInstance().destroy();
}

sharding-transaction-base-seata-at 工程中的代码实际上就只有这些内容，这些内容也构成了在 ShardingSphere中 集成 Seata 框架的实现过程。

6 从源码到开发

本文给出应用程序咋集成 Seata 分布式事务框架的详细过程，ShardingSphere 提供一种模版实现。日常开发，若想在业务代码集成 Seata，可参考 SeataTransactionHolder、SeataATShardingTransactionManager 等核心代码，而无需太多修改。

7 总结

XAShardingTransactionManager理解难在从 ShardingConnection 到底层 JDBC 规范的整个集成和兼容过程。

8 集成Seata框架

参考 ShardingSphere 的实现：

1. 配置 Seata 环境

  • 配置文件准备： 创建 seata.conf 文件，定义 applicationId 和 transactionServiceGroup 等参数。
  • 启动 Seata 服务： 启动 Seata Server 并确保其与数据库的事务协调机制正常工作。

2. 初始化 Seata 客户端

项目中初始化 TMClient 和 RMClient，它们分别代表事务管理器和资源管理器：

FileConfiguration configuration = new FileConfiguration("seata.conf");
String applicationId = configuration.getConfig("client.application.id");
String transactionServiceGroup = configuration.getConfig("client.transaction.service.group", "default");
TMClient.init(applicationId, transactionServiceGroup);
RMClient.init(applicationId, transactionServiceGroup);

3. 数据源代理

构建 DataSourceProxy： 使用 Seata 的 DataSourceProxy 对数据源进行代理。

DataSourceProxy dataSourceProxy = new DataSourceProxy(originalDataSource);

获取连接代理：从代理数据源中获取 ConnectionProxy，使每个数据库连接支持事务传播。

Connection connection = dataSourceProxy.getConnection();

4. 全局事务上下文管理

基于 GlobalTransactionContext 获取或创建事务对象：

GlobalTransaction transaction = GlobalTransactionContext.getCurrentOrCreate();

绑定全局事务 XID： 当事务发起时，将全局事务的 XID 存储在 RootContext 中：

RootContext.bind(transaction.getXid());

通过 RootContext 判断事务状态：

boolean isInTransaction = RootContext.inGlobalTransaction();

5. 事务操作实现

开启事务：

transaction.begin();

提交事务：

try {
    transaction.commit();
} finally {
    RootContext.unbind();
}

回滚事务：

try {
    transaction.rollback();
} finally {
    RootContext.unbind();
}

6. 整合业务逻辑

将分布式事务的核心逻辑封装在工具类中，例如 SeataTransactionHolder，以便方便地管理全局事务上下文：

SeataTransactionHolder.set(GlobalTransactionContext.getCurrentOrCreate());

7. 清理资源

在应用关闭时，清理客户端资源：

TmRpcClient.getInstance().destroy();
RmRpcClient.getInstance().destroy();

8. 注意事项

  • 确保所有数据源通过 DataSourceProxy 代理，避免事务管理失效。
  • 配置数据库支持 Undo Log 表，确保事务回滚记录正常存储。
  • 调试过程中，检查 Seata Server 日志和应用日志，定位事务协调的问题。

通过上述步骤，可以在业务代码中顺利集成 Seata，实现分布式事务管理，保障数据一致性。

关注我，紧跟本系列专栏文章，咱们下篇再续！

作者简介：魔都架构师，多家大厂后端一线研发经验，在分布式系统设计、数据平台架构和AI应用开发等领域都有丰富实践经验。

各大技术社区头部专家博主。具有丰富的引领团队经验，深厚业务架构和解决方案的积累。

负责：

  • 中央/分销预订系统性能优化
  • 活动&券等营销中台建设
  • 交易平台及数据中台等架构和开发设计
  • 车联网核心平台-物联网连接平台、大数据平台架构设计及优化
  • LLM Agent应用开发
  • 区块链应用开发
  • 大数据开发挖掘经验
  • 推荐系统项目

目前主攻市级软件项目设计、构建服务全社会的应用系统。

参考：

  • 编程严选网


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