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據庫對事務的支持，沒有數據庫的事務支持，spring是無法提供事務功能的。對于純JDBC操作數據庫，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@Transaction的相關參數進行相關配置注入，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. 真正的數據庫層的事務提交和回滾是通過binlog或者redo log實現的。
Spring的事務機制
所有的數據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、提交事務來完成數據操作，或者在發生錯誤的時候回滾數據。
而Spring的事務機制是用統一的機制來處理不同數據訪問技術的事務處理。Spring的事務機制提供了一個PlatformTransactionManager接口，不同的數據訪問技術的事務使用不同的接口實現，如表所示。
數據訪問技術及實現
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的實現操作。
- @Transactional
- public void saveSomething(Long id, String name) {
- //數據庫操作
- }
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：
- 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在子類里，也不能被攔截。
Java 動態代理。
具體有如下四步驟：
- 通過實現 InvocationHandler 接口創建自己的調用處理器；
- 通過為 Proxy 類指定 ClassLoader 對象和一組 interface 來創建動態代理類；
- 通過反射機制獲得動態代理類的構造函數，其唯一參數類型是調用處理器接口類型；
- 通過構造函數創建動態代理類實例，構造時調用處理器對象作為參數被傳入。
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Java接口。
- cglib封裝了asm，可以在運行期動態生成新的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。
原理區別：
java動態代理是利用反射機制生成一個實現代理接口的匿名類，在調用具體方法前調用InvokeHandler來處理。而cglib動態代理是利用asm開源包，對代理對象類的class文件加載進來，通過修改其字節碼生成子類來處理。
- 如果目標對象實現了接口，默認情況下會采用JDK的動態代理實現AOP
- 如果目標對象實現了接口，可以強制使用CGLIB實現AOP
- 如果目標對象沒有實現了接口，必須采用CGLIB庫，spring會自動在JDK動態代理和CGLIB之間轉換
如果是類內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，在本類內部方法調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：
數據庫隔離級別
臟讀：一事務對數據進行了增刪改，但未提交，另一事務可以讀取到未提交的數據。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據。
不可重復讀：一個事務中發生了兩次讀操作，第一次讀操作和第二次操作之間，另外一個事務對數據進行了修改，這時候兩次讀取的數據是不一致的。
幻讀：第一個事務對一定范圍的數據進行批量修改，第二個事務在這個范圍增加一條數據，這時候第一個事務就會丟失對新增數據的修改。
總結：
隔離級別越高，越能保證數據的完整性和一致性，但是對并發性能的影響也越大。
大多數的數據庫默認隔離級別為 Read Commited，比如 SqlServer、Oracle
少數數據庫默認隔離級別為：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，我們大致知道了數據庫事務和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() 調用 內層Service B 的 Method B()
PROPAGATION_REQUIRED(spring 默認)
如果ServiceB.methodB() 的事務級別定義為 PROPAGATION_REQUIRED，那么執行 ServiceA.methodA() 的時候spring已經起了事務，這時調用 ServiceB.methodB()，ServiceB.methodB() 看到自己已經運行在 ServiceA.methodA() 的事務內部，就不再起新的事務。
假如 ServiceB.methodB() 運行的時候發現自己沒有在事務中，他就會為自己分配一個事務。
這樣，在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 內的任何地方出現異常，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，它才繼續執行。
他與 PROPAGATION_REQUIRED 的事務區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，那么當執行到ServiceB.methodB()時，如果發現ServiceA.methodA()已經開啟了一個事務，則加入當前的事務，如果發現ServiceA.methodA()沒有開啟事務，則自己也不開啟事務。這種時候，內部方法的事務性完全依賴于最外層的事務。
PROPAGATION_NESTED
現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作呢? ServiceB#methodB 如果 rollback, 那么內部事務(即 ServiceB#methodB) 將回滾到它執行前的 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，執行異常分支邏輯
- void methodA() {
- try {
- ServiceB.methodB();
- } catch (SomeException) {
- // 執行其他業務, 如 ServiceC.methodC();
- }
- }
這種方式也是嵌套事務最有價值的地方, 它起到了分支執行的效果, 如果 ServiceB.methodB 失敗, 那么執行 ServiceC.methodC(), 而 ServiceB.methodB 已經回滾到它執行之前的 SavePoint, 所以不會產生臟數據(相當于此方法從未執行過), 這種特性可以用在某些特殊的業務中, 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, 那么如果內部事務(ServiceB#methodB) rollback, 那么首先 ServiceB.methodB 回滾到它執行之前的 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，我建議開發者還是使用spring的TransactionCallback接口來實現事務，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據，該事務將看不見！（查詢中不會出現別人在時間點a之后提交的數據）。
@Transcational(readOnly=true) 這個注解一般會寫在業務類上，或者其方法上，用來對其添加事務控制。當括號中添加readOnly=true, 則會告訴底層數據源，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,也就是跟隨底層數據源的隔離級別，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：
- 如果你一次執行單條查詢語句，則沒有必要啟用事務支持，數據庫默認支持SQL執行期間的讀一致性；
- 如果你一次執行多條查詢語句，例如統計查詢，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，數據被其他用戶改變，則該次整體的統計查詢將會出現讀數據不一致的狀態，此時，應該啟用事務支持。
