【Spring Boot系列】- Spring Boot事务应用详解

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【Spring Boot系列】- Spring Boot事务应用详解

一、事务简介

事务（Transaction）是数据库操作最基本单元，逻辑上一组操作，要么都成功。如果有一个操作失败。则事务操作都失败（回滚（Rollback））。

事务的四个特性（ACID）:

1. 原子性（Atomicity）

一个事务（Transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。

2. 一致性（Consistency）

事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写入的资料必须完全符合所有的预设规则。

3. 隔离性（Isolation）

一个事务的执行不能被其它事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其它事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相打扰。

4. 隔离性（Durability）

事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。
其中，事务隔离又分为以下 4 种不同的级别

  • 未提交读（Read uncommitted）：最低的隔离级别，允许“脏读”（dirty reads），事务可以看到其他事务“尚未提交”的修改。如果另一个事务回滚，那么当前事务读到的数据就是脏数据。
  • 提交读（read committed）：一个事务可能会遇到不可重复读（Non Repeatable Read）的问题。不可重复读是指，在一个事务内，多次读同一数据，在这个事务还没有结束时，如果另一个事务恰好修改了这个数据，那么，在第一个事务中，两次读取的数据就可能不一致。
  • 可重复读（repeatable read）: 一个事务可能会遇到幻读（Phantom Read）的问题。幻读是指，在一个事务中，第一次查询某条记录，发现没有，但是，当试图更新这条不存在的记录时，竟然能成功，并且，再次读取同一条记录，它就神奇地出现了
  • 串行化（Serializable）: 最严格的隔离级别，所有事务按照次序依次执行，因此，脏读、不可重复读、幻读都不会出现。虽然 Serializable 隔离级别下的事务具有最高的安全性，但是，由于事务是串行执行，所以效率会大大下降，应用程序的性能会急剧降低。如果没有特别重要的情景，一般都不会使用 Serializable 隔离级别。

需要格外注意的是：事务能否生效，取决于数据库引擎是否支持事务。如MySQL的InnoDB引擎是支持事务的，但是MyISAM就不支持事务。

二、Spring事务

Spring对事务提供了很好的支持。Spring借助IOC容器强大的配置能力，为事务提供丰富功能支持。

Spring支持以下2种事务管理方式：

  1. 声明式事务管理：Spring 声明式事务管理在底层采用了 AOP 技术，其最大的优点在于无须通过编程的方式管理事务，只需要在配置文件中进行相关的规则声明，就可以将事务规则应用到业务逻辑中。
  2. 编程式事务管理：编程式事务管理是通过编写代码实现的事务管理。 这种方式能够在代码中精确地定义事务的边界，我们可以根据需求规定事务从哪里开始，到哪里结束。

选择编程式事务还是声明式事务，很大程度上就是在控制权上颗粒度和易用性之间进行权衡。

  • 编程式对事物控制的细粒度更高，我们能够精确的控制事务的边界，事务的开始和结束完全取决于我们的需求，但这种方式存在一个致命的缺点，那就是事务规则与业务代码耦合度高，难以维护，因此我们很少使用这种方式对事务进行管理。
  • 声明式事务易用性更高，对业务代码没有侵入性，耦合度低，易于维护，因此这种方式也是我们最常用的事务管理方式。

三、Spring声明式事务

Spring的声明式事务管理在底层是建立在AOP的基础上的，其本质是对方法前后进行拦截，然后在目标方法开始之前创建或者加入一个事务，在执行完目标方法之后根据执行情况提交或者回滚事务。

声明式事务最大的优点就是不需要通过编程的方式管理事务，这样就不需要在业务逻辑代码中掺杂事务管理的代码，只需在配置文件中做相关的事务规则声明（或通过等价的基于标注的方式），便可以将事务规则应用到业务逻辑中。因为事务管理本身就是一个典型的横切逻辑，正是 AOP 的用武之地。Spring 开发团队也意识到了这一点，为声明式事务提供了简单而强大的支持。

在开发中使用声明式事务，不仅因为其简单，更主要是因为这样使得纯业务代码不被污染，极大方便后期的代码维护。

3.1 声明式事务的2种实现方式

  1. 配置文件的方式： 即在spring xml文件中进行统一配置，开发者基本上就不用关注事务的事情了，代码中无需关心任何和事务相关的代码，一切交给spring处理。
  2. 注解的方式： 只需在需要spring来帮忙管理事务的方法上加上@Transaction注解就可以了，注解的方式相对来说更简洁一些，都需要开发者自己去进行配置，可能有些同学对spring不是太熟悉，所以配置这个有一定的风险，做好代码review就可以了。

3.2 声明式事务注解方式5个步骤

1. 启用Spring的注释驱动事务管理功能

在spring配置类上加上@EnableTransactionManagement注解

@EnableTransactionManagement
public class MainConfig4 {
}

当spring容器启动的时候，发现有@EnableTransactionManagement注解，此时会拦截所有bean的创建，扫描看一下bean上是否有@Transaction注解（类、或者父类、或者接口、或者方法中有这个注解都可以），如果有这个注解，spring会通过aop的方式给bean生成代理对象，代理对象中会增加一个拦截器，拦截器会拦截bean中public方法执行，会在方法执行之前启动事务，方法执行完毕之后提交或者回滚事务。

EnableTransactionManagement 的源码

@Target(ElementType.TYPE)
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import(TransactionManagementConfigurationSelector.class)
public @interface EnableTransactionManagement {
 
 /**
  * spring是通过aop的方式对bean创建代理对象来实现事务管理的
  * 创建代理对象有2种方式，jdk动态代理和cglib代理
  * proxyTargetClass：为true的时候，就是强制使用cglib来创建代理
  */
 boolean proxyTargetClass() default false;
 
 /**
  * 用来指定事务拦截器的顺序
  * 我们知道一个方法上可以添加很多拦截器，拦截器是可以指定顺序的
  * 比如你可以自定义一些拦截器，放在事务拦截器之前或者之后执行，就可以通过order来控制
  */
 int order() default Ordered.LOWEST_PRECEDENCE;
}
2. 定义事务管理器

事务交给spring管理，那么你肯定要创建一个或者多个事务管理者，有这些管理者来管理具体的事务，比如启动事务、提交事务、回滚事务，这些都是管理者来负责的。

spring中使用PlatformTransactionManager这个接口来表示事务管理者。

PlatformTransactionManager多个实现类，用来应对不同的环境

JpaTransactionManager： 如果你用jpa来操作db，那么需要用这个管理器来帮你控制事务。

DataSourceTransactionManager： 如果你用是指定数据源的方式，比如操作数据库用的是：JdbcTemplate、mybatis、ibatis，那么需要用这个管理器来帮你控制事务。

HibernateTransactionManager： 如果你用hibernate来操作db，那么需要用这个管理器来帮你控制事务。

JtaTransactionManager： 如果你用的是java中的jta来操作db，这种通常是分布式事务，此时需要用这种管理器来控制事务。

3. 需使用事务的目标上加@Transaction注解
  • @Transaction放在接口上，那么接口的实现类中所有public都被spring自动加上事务。
  • @Transaction放在类上，那么当前类以及其下无限级子类中所有pubilc方法将被spring自动加上事务。
  • @Transaction放在public方法上，那么该方法将被spring自动加上事务。

Transaction参数介绍

参数 描述
value 指定事务管理器的bean名称，如果容器中有多事务管理器PlatformTransactionManager，那么你得告诉spring，当前配置需要使用哪个事务管理器
transactionManager 同value，value和transactionManager选配一个就行，也可以为空，如果为空，默认会从容器中按照类型查找一个事务管理器bean
propagation 事务的传播属性，下篇文章详细介绍
isolation 事务的隔离级别，就是制定数据库的隔离级别，数据库隔离级别大家知道么？不知道的可以去补一下
timeout 事务执行的超时时间（秒），执行一个方法，比如有问题，那我不可能等你一天吧，可能最多我只能等你10秒 10秒后，还没有执行完毕，就弹出一个超时异常吧
readOnly 是否是只读事务，比如某个方法中只有查询操作，我们可以指定事务是只读的 设置了这个参数，可能数据库会做一些性能优化，提升查询速度
rollbackFor 定义零(0)个或更多异常类，这些异常类必须是Throwable的子类，当方法抛出这些异常及其子类异常的时候，spring会让事务回滚 如果不配做，那么默认会在 RuntimeException 或者 Error 情况下，事务才会回滚
rollbackForClassName 同 rollbackFor，只是这个地方使用的是类名
noRollbackFor 定义零(0)个或更多异常类，这些异常类必须是Throwable的子类，当方法抛出这些异常的时候，事务不会回滚
noRollbackForClassName 同 noRollbackFor，只是这个地方使用的是类名
4. 执行db业务操作

在@Transaction标注类或者目标方法上执行业务操作，此时这些方法会自动被spring进行事务管理。

@Component
public class UserService {
    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;
    @Transactional
    public void insertBatch(String  names) {
        jdbcTemplate.update("truncate table t_user");
        for (String name : names) {
            jdbcTemplate.update("INSERT INTO t_user(name) VALUES (?)", name);
        }
    }
}
5. 启动spring容器，使用bean执行业务操作
@Test
public void test1() {
    AnnotationConfigApplicationContext context = new AnnotationConfigApplicationContext();
    context.register(MainConfig4.class);
    context.refresh();
 
    UserService userService = context.getBean(UserService.class);
    userService.insertBatch("java高并发系列", "mysql系列", "maven系列", "mybatis系列");
}

四、Spring编程式事务

通过硬编码的方式使用spring中提供的事务相关的类来控制事务。

编程式事务主要的两种用法：

  1. 通过PlatformTransactionManager控制事务。
  2. 通过TransactionTemplate控制事务。

4.1 PlatfornTransactionManager

这种是最原始的方式，代码量较大，后面其他方式都是针对这种方式的封装

@Test
    public void test1() throws Exception {
        //定义一个数据源
        DataSource dataSource = new DataSource();
        dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
        dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/int?characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=UTC");
        dataSource.setUsername("root");
        dataSource.setPassword("123456");
        dataSource.setInitialSize(5);
        //定义一个JdbcTemplate，用来方便执行数据库增删改查
        JdbcTemplate jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource);
        //1.定义事务管理器，给其指定一个数据源（可以把事务管理器想象为一个人，这个人来负责事务的控制操作）
        PlatformTransactionManager platformTransactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
        //2.定义事务属性：TransactionDefinition，
        // TransactionDefinition可以用来配置事务的属性信息，比如事务隔离级别、事务超时时间、事务传播方式、是否是只读事务等等。
        TransactionDefinition transactionDefinition = new DefaultTransactionDefinition();
        //3.开启事务：调用platformTransactionManager.getTransaction开启事务操作，得到事务状态(TransactionStatus)对象
        TransactionStatus transactionStatus = platformTransactionManager.getTransaction(transactionDefinition);
        //4.执行业务操作，下面就执行2个插入操作
        try {
            System.out.println("before:" + jdbcTemplate.queryForList("SELECT * from t_user"));
            jdbcTemplate.update("insert into t_user (name) values (?)", "test1-1");
            jdbcTemplate.update("insert into t_user (name) values (?)", "test1-2");
            //5.提交事务：platformTransactionManager.commit
            platformTransactionManager.commit(transactionStatus);
        } catch (Exception e) {
            //6.回滚事务：platformTransactionManager.rollback
            platformTransactionManager.rollback(transactionStatus);
        }
        System.out.println("after:" + jdbcTemplate.queryForList("SELECT * from t_user"));
    }

4.2 代码分析

步骤一：定义事务管理器PlatformTransactionManager

事务管理器相当于一个管理员，这个管理员就是用来帮你控制事务的，比如开启事务，提交事务，回滚事务等等。

spring中使用PlatformTransactionManager这个接口来表示事务管理器

public interface PlatformTransactionManager {

 //获取一个事务（开启事务）
 TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition)
   throws TransactionException;
 //提交事务
 void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
 //回滚事务
 void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}
步骤二：定义事务属性TransactionDefinition

定义事务属性，比如事务隔离级别、事务超时时间、事务传播方式、是否是只读事务等等。
spring中使用TransactionDefinition接口来表示事务的定义信息，有个子类比较常用：DefaultTransactionDefinition。

步骤三：开启事务

调用事务管理器的getTransaction方法，即可以开启一个事务。这个方法会返回一个TransactionStatus表示事务状态的一个对象，通过TransactionStatus提供的一些方法可以用来控制事务的一些状态，比如事务最终是需要回滚还是需要提交。

步骤四：执行业务操作

事务管理器开启事务的时候，会创建一个连接，将datasource和connection映射之后丢在了ThreadLocal中，而JdbcTemplate内部执行db操作的时候，也需要获取连接，JdbcTemplate会以自己内部的datasource去上面的threadlocal中找有没有关联的连接，如果有直接拿来用，若没找到将重新创建一个连接，而此时是可以找到的，那么JdbcTemplate就参与到spring的事务中了。

4.2 TransactionTemplate

@Test
    public void test2() throws Exception {
        //定义一个数据源
        DataSource dataSource = new DataSource();
        dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
        dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/int?characterEncoding=UTF-8&serverTimezone=UTC");
        dataSource.setUsername("root");
        dataSource.setPassword("123456");
        dataSource.setInitialSize(5);
        //定义一个JdbcTemplate，用来方便执行数据库增删改查
        JdbcTemplate jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource);
        //1.定义事务管理器，给其指定一个数据源（可以把事务管理器想象为一个人，这个人来负责事务的控制操作）
        PlatformTransactionManager platformTransactionManager = new DataSourceTransactionManager(dataSource);
        //2.定义事务属性：TransactionDefinition，TransactionDefinition可以用来配置事务的属性信息，比如事务隔离级别、事务超时时间、事务传播方式、是否是只读事务等等。
        DefaultTransactionDefinition  transactionDefinition = new DefaultTransactionDefinition();
        transactionDefinition.setTimeout(10);
        //3.创建TransactionTemplate对象
        TransactionTemplate transactionTemplate = new TransactionTemplate(platformTransactionManager,transactionDefinition);/**
         * 4.通过TransactionTemplate提供的方法执行业务操作
         * 主要有2个方法：
         * （1）.executeWithoutResult(Consumer action)：没有返回值的，需传递一个Consumer对象，在accept方法中做业务操作
         * （2）. T execute(TransactionCallback action)：有返回值的，需要传递一个TransactionCallback对象，在doInTransaction方法中做业务操作
         * 调用execute方法或者executeWithoutResult方法执行完毕之后，事务管理器会自动提交事务或者回滚事务。
         * 那么什么时候事务会回滚，有2种方式：
         * （1）transactionStatus.setRollbackOnly();将事务状态标注为回滚状态
         * （2）execute方法或者executeWithoutResult方法内部抛出异常
         * 什么时候事务会提交？
         * 方法没有异常 && 未调用过transactionStatus.setRollbackOnly();
         */
        transactionTemplate.executeWithoutResult(new ConsumerTransactionStatus>() {
            @Override
            public void accept(TransactionStatus transactionStatus) {
                jdbcTemplate.update("insert into t_user (name) values (?)", "transactionTemplate-1");
                jdbcTemplate.update("insert into t_user (name) values (?)", "transactionTemplate-2");
            }
        });
        System.out.println("after:" + jdbcTemplate.queryForList("SELECT * from t_user"));
    }

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