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总结Spring中事务的使用、抽象机制及模拟Spring事务实现

本篇内容介绍了“总结Spring中事务的使用、抽象机制及模拟Spring事务实现”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！

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本文大纲如下：

总结Spring中事务的使用、抽象机制及模拟Spring事务实现

Spring事务应用大纲

编程式事务

Spring提供了两种编程式事务管理的方法

  •  使用 TransactionTemplate 或者 TransactionalOperator.

  •  直接实现TransactionManager接口

如果是使用的是命令式编程，Spring推荐使用TransactionTemplate 来完成编程式事务管理，如果是响应式编程，那么使用TransactionalOperator更加合适。

TransactionTemplate

使用示例（我这里直接用的官网提供的例子了）

public class SimpleService implements Service {      private final TransactionTemplate transactionTemplate;       // 使用构造对transactionTemplate进行初始化      // 需要提供一个transactionManager      public SimpleService(PlatformTransactionManager transactionManager) {          this.transactionTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);      }      public Object someServiceMethod() {          return transactionTemplate.execute(new TransactionCallback() {              public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {                  // 这里实现自己的相关业务逻辑                  updateOperation1();                  return resultOfUpdateOperation2();              }          });      }  }

在上面的例子中，我们显示的使用了TransactionTemplate来完成事务管理，通过实现TransactionCallback接口并在其doInTransaction方法中完成了我们对业务的处理。我们可以大概看下TransactionTemplate的execute方法的实现：

public  T execute(TransactionCallback action) throws TransactionException {   Assert.state(this.transactionManager != null, "No PlatformTransactionManager set");   if (this.transactionManager instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager) {    return ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) this.transactionManager).execute(this, action);   }   else {             // 1.通过事务管理器开启事务    TransactionStatus status = this.transactionManager.getTransaction(this);    T result;    try {                 // 2.执行传入的业务逻辑     result = action.doInTransaction(status);    }    catch (RuntimeException | Error ex) {     // 3.出现异常，进行回滚     rollbackOnException(status, ex);     throw ex;    }    catch (Throwable ex) {     // 3.出现异常，进行回滚     rollbackOnException(status, ex);     throw new UndeclaredThrowableException(ex, "TransactionCallback threw undeclared checked exception");    }             // 4.正常执行完成的话，提交事务    this.transactionManager.commit(status);    return result;   }  }

这些方法具体的实现我们暂且不看，后续进行源码分析时都会详细介绍，之所以将这个代码贴出来是让大家更好的理解TransactionTemplate的工作机制：实际上就是通过一个TransactionCallback封装了业务逻辑，然后TransactionTemplate会在事务的上下文中调用。

在上面的例子中doInTransaction是有返回值的，而实际上有时候并不需要返回值，这种情况下，我们可以使用TransactionCallbackWithoutResult提代TransactionCallback。

transactionTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {      protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus status) {          updateOperation1();          updateOperation2();      }  });

❝实际上我们还可以通过TransactionTemplate指定事务的属性，例如隔离级别、超时时间、传播行为等等

TransactionTemplate是线程安全的，我们可以全局配置一个TransactionTemplate，然后所有的类都共享这个TransactionTemplate。但是，如果某个类需要特殊的事务配置，例如需要定制隔离级别，那么我们就有必要去创建不同的TransactionTemplate。❞

TransactionOperator

❝TransactionOperator适用于响应式编程的情况，这里就不做详细介绍了❞

TransactionManager

实际上TransactionTemplate内部也是使用TransactionManager来完成事务管理的，我们之前也看过它的execute方法的实现了，其实内部就是调用了TransactionManager的方法，实际上就是分为这么几步

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  2.  开启事务

  3.  执行业务逻辑

  4.  出现异常进行回滚

  5.  正常执行则提交事务

这里我还是直接用官网给出的例子

// 定义事务  DefaultTransactionDefinition def = new DefaultTransactionDefinition();  def.setName("SomeTxName");  def.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);  // txManager，事务管理器  // 通过事务管理器开启一个事务  TransactionStatus status = txManager.getTransaction(def);  try {      // 完成自己的业务逻辑  }  catch (MyException ex) {      // 出现异常，进行回滚      txManager.rollback(status);      throw ex;  }  // 正常执行完成，提交事务  txManager.commit(status);

我们在后边的源码分析中其实重点分析的也就是TransactionManager的源码。

申明式事务

在对编程式事务有一定了解之后我们会发现，编程式事务存在下面几个问题：

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  2.  「我们的业务代码跟事务管理的代码混杂在一起」。

  3.  「每个需要事务管理的地方都需要写重复的代码」

如何解决呢？这就要用到申明式事务了，实现申明式事务一般有两种方式

  •  基于XML配置

  •  基于注解

申明式事务事务的实现原理如下（图片来源于官网）：

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实现原理

「实际上就是结合了APO自动代理跟事务相关API」。通过开启AOP自动代理并向容器中注册了事务需要的通知（Transaction Advisor），在Transaction Advisor调用了事务相关API，其实内部也是调用了TransactionManager的方法。

基于XML配置这种方式就不讲了，笔者近两年时间没用过XML配置，我们主要就看看通过注解方式来实现申明式事务。主要涉及到两个核心注解

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  2.  @EnableTransactionManagement

  3.  @Transactional

@EnableTransactionManagement这个注解主要有两个作用，其一是，开启AOP自动代理，其二是，添加事务需要用到的通知（Transaction Advisor），如果你对AOP有一定了解的话那你应该知道一个Advisor实际上就是一个绑定了切点（Pointcut）的通知（Advice）,通过@EnableTransactionManagement这个注解导入的Advisor所绑定的切点就是通过@Transactional来定义的。

申明式事务的例子我这里就省去了，我相信没几个人不会用吧.....

Spring对事务的抽象

Spring事务抽象的关键就是事务策略的概念，事务策略是通过TransactionManager接口定义的。TransactionManager本身只是一个标记接口，它有两个直接子接口

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  2.  ReactiveTransactionManager，这个接口主要用于在响应式编程模型下，不是我们要讨论的重点

  3.  PlatformTransactionManager，命令式编程模型下我们使用这个接口。

❝关于响应式跟命令式编程都可以单独写一篇文章了，本文重点不是讨论这两种编程模型，可以认为平常我们使用的都是命令式编程❞

PlatformTransactionManager

PlatformTransactionManager接口定义

public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {   // 开启事务      TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException;      // 提交事务      void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;      // 回滚事务      void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;  }

PlatformTransactionManager是命令式编程模型下Spring事务机制的中心接口，定义了完成一个事务必须的三个步骤，也就是说定义了事务实现的规范

  •  开启事务

  •  提交事务

  •  回滚事务

通常来说，我们不会直接实现这个接口，而是通过继承AbstractPlatformTransactionManager，这个类是一个抽象类，主要用作事务管理的模板，这个抽象类已经实现了事务的传播行为以及跟事务相关的同步管理。

回头看接口中定义的三个方法，首先是开启事务的方法，从方法签名上来看，其作用就是通过一个TransactionDefinition来获取一个TransactionStatus类型的对象。为了更好的理解Spring中事务的抽象我们有必要了解下这两个接口

TransactionDefinition

接口定义如下：

public interface TransactionDefinition {       // 定义了7中事务的传播机制   int PROPAGATION_REQUIRED = 0;   int PROPAGATION_SUPPORTS = 1;   int PROPAGATION_MANDATORY = 2;   int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3;   int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4;   int PROPAGATION_NEVER = 5;   int PROPAGATION_NESTED = 6;      // 4种隔离级别，-1代表的是使用数据库默认的隔离级别      // 比如在MySQL下，使用的就是ISOLATION_REPEATABLE_READ（可重复读）   int ISOLATION_DEFAULT = -1;   int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = 1;     int ISOLATION_READ_COMMITTED = 2;    int ISOLATION_REPEATABLE_READ = 4;    int ISOLATION_SERIALIZABLE = 8;         // 事务的超时时间，默认不限制时间   int TIMEOUT_DEFAULT = -1;      // 提供了对上面三个属性的get方法   default int getPropagationBehavior() {    return PROPAGATION_REQUIRED;   }   default int getIsolationLevel() {    return ISOLATION_DEFAULT;   }   default int getTimeout() {    return TIMEOUT_DEFAULT;   }      // 事务是否是只读的，默认不是   default boolean isReadOnly() {    return false;   }        // 事务的名称   @Nullable   default String getName() {    return null;   }        // 返回一个只读的TransactionDefinition      // 只对属性提供了getter方法，所有属性都是接口中定义的默认值   static TransactionDefinition withDefaults() {    return StaticTransactionDefinition.INSTANCE;   }  }

从这个接口的名字上我们也能知道，它的主要完成了对事务定义的抽象，这些定义有些是数据库层面本身就有的，例如隔离级别、是否只读、超时时间、名称。也有些是Spring赋予的，例如事务的传播机制。Spring中一共定义了7种事务的传播机制

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则创建一个新的事务。

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW：创建一个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER：以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则抛出异常。

  •  TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED：如果当前存在事务，则创建一个事务作为当前事务的嵌套事务来运行；如果当前没有事务，则该取值等价于TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED。

关于事务的传播在源码分析的文章中我会重点介绍，现在大家留个印象即可。

我们在使用申明式事务的时候，会通过@Transactional这个注解去申明某个方法需要进行事务管理，在@Transactional中可以定义事务的属性，这些属性实际上就会被封装到一个TransactionDefinition中，当然封装的时候肯定不是直接使用的接口，而是这个接口的一个实现类RuleBasedTransactionAttribute。RuleBasedTransactionAttribute，该类的继承关系如下：

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RuleBasedTransactionAttribute

  •  DefaultTransactionDefinition，实现了TransactionDefinition，并为其中的定义的属性提供了默认值   

// 默认的传播机制为required,没有事务新建一个事务      // 有事务的话加入当前事务      private int propagationBehavior = PROPAGATION_REQUIRED;      // 隔离级别跟数据库默认的隔离级别一直      private int isolationLevel = ISOLATION_DEFAULT;      // 默认为-1，不设置超时时间      private int timeout = TIMEOUT_DEFAULT;      // 默认不是只读的      private boolean readOnly = false;

  •  TransactionAttribute，扩展了``DefaultTransactionDefinition`，新增了两个事务的属性   

// 用于指定事务使用的事务管理器的名称      String getQualifier();      // 指定在出现哪种异常时才进行回滚      boolean rollbackOn(Throwable ex);

  •  DefaultTransactionAttribute，继承了DefaultTransactionDefinition,同时实现了TransactionAttribute接口，定义了默认的回滚异常 

// 抛出RuntimeException/Error才进行回滚    public boolean rollbackOn(Throwable ex) {        return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);    }

  •  RuleBasedTransactionAttribute,@Transactional注解的rollbackFor等属性就会被封装到这个类中，允许程序员自己定义回滚的异常，如果没有指定回滚的异常，默认「抛出RuntimeException/Error才进行回滚」

TransactionStatus

这个接口主要用于描述Spring事务的状态，其继承关系如下：

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TransactionStatus

  •  TransactionExecution，这个接口也是用于描述事务的状态，TransactionStatus是在其上做的扩展，内部定义了以下几个方法 

// 判断当前事务是否是一个新的事务   // 不是一个新事务的话，那么需要加入到已经存在的事务中   boolean isNewTransaction();   // 事务是否被标记成RollbackOnly   // 如果被标记成了RollbackOnly，意味着事务只能被回滚   void setRollbackOnly();    boolean isRollbackOnly();   // 是否事务完成，回滚或提交都意味着事务完成了   boolean isCompleted();

  •  SavepointManager，定义了管理保存点（Savepoint）的方法，隔离级别为NESTED时就是通过设置回滚点来实现的，内部定义了这么几个方法   

// 创建保存点     Object createSavepoint() throws TransactionException;     // 回滚到指定保存点     void rollbackToSavepoint(Object savepoint) throws TransactionException;     // 移除回滚点     void releaseSavepoint(Object savepoint) throws TransactionException;

  •  TransactionStatus，继承了上面这些接口，额外提供了两个方法   

//用于判断当前事务是否设置了保存点     boolean hasSavepoint();    // 这个方法复写了父接口Flushable中的方法     // 主要用于刷新会话     // 对于Hibernate/jpa而言就是调用了其session/entityManager的flush方法     void flush();

❝小总结：通过上面的分析我们会发现，TransactionDefinition的主要作用是给出一份事务属性的定义，然后事务管理器根据给出的定义来创建事务，TransactionStatus主要是用来描述创建后的事务的状态❞

在对TransactionDefinition跟TransactionStatus有一定了解后，我们再回到PlatformTransactionManager接口本身，PlatformTransactionManager作为事务管理器的基础接口只是定义管理一个事务必须的三个方法：开启事务，提交事务，回滚事务，接口仅仅是定义了规范而已，真正做事的还是要依赖它的实现类，所以我们来看看它的继承关系

PlatformTransactionManager的实现类

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PlatformTransactionManager

  •  AbstractPlatformTransactionManager，Spring提供的一个事务管理的基类，提供了事务管理的模板，实现了Spring事务管理的一个标准流程

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  2.  判断当前是否已经存在一个事务

  3.  应用合适的事务传播行为

  4.  在必要的时候挂起/恢复事务

  5.  提交时检查事务是否被标记成为rollback-only

  6.  在回滚时做适当的修改（是执行真实的回滚/还是将事务标记成rollback-only）

触发注册的同步回调

在AbstractPlatformTransactionManager提供了四个常见的子类，其说明如下

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关于事务管理器的详细代码分析放到下篇文章，本文对其有个大概了解即可。

Spring中事务的同步机制

Spring中事务相关的同步机制可以分为两类

  •  资源的同步

  •  行为的同步

什么是资源的同步呢？在一个事务中我们往往会一次执行多个SQL（如果是单条的SQL实际上没有必要开启事务），为了保证事务所有的SQL都能够使用一个数据库连接，这个时候我们需要将数据库连接跟事务进行同步，这个时候数据库连接就是跟这个事务同步的一个资源。

那什么又是行为的同步呢？还是以数据库连接为例子，在事务开启之前我们需要先获取一个数据库连接，同样的在事务提交时我们需要将连接关闭（不一定是真正的关闭，如果是连接池只是归还到连接池中），这个时候关闭连接这个行为也需要跟事务进行同步

那么Spring是如何来管理同步的呢？同样的，Spring也提供了一个同步管理器TransactionSynchronizationManager，这是一个抽象类，其中所有的方法都是静态的，并且所有的方法都是围绕它所申明的几个静态常量字段，如下：

// 这就是同步的资源，Spring就是使用这个完成了连接的同步  private static final ThreadLocal> resources =      new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");  // TransactionSynchronization完成了行为的同步  // 关于TransactionSynchronization在后文进行分析  private static final ThreadLocal> synchronizations =      new NamedThreadLocal<>("Transaction synchronizations"); // 事务的名称  private static final ThreadLocal currentTransactionName =      new NamedThreadLocal<>("Current transaction name");  // 事务是否被标记成只读  private static final ThreadLocal currentTransactionReadOnly =      new NamedThreadLocal<>("Current transaction read-only status"); // 事物的隔离级别  private static final ThreadLocal currentTransactionIsolationLevel =      new NamedThreadLocal<>("Current transaction isolation level");  // 是否真实开启了事务   private static final ThreadLocal actualTransactionActive =      new NamedThreadLocal<>("Actual transaction active");

可以看到所有的同步都是通过ThreadLocal实现的，对于ThreadLocal本文不做详细分析，如果对ThreadLocal还不了解的同学也没有关系，对于本文而言你只需要知道ThreadLocal能将资源跟当前线程绑定即可，例如ThreadLocal> resources这个属性就代表要将一个map绑定到当前线程，它提供了set跟get方法，分别用于将属性绑定到线程上以及获取线程上绑定的属性。

上面的几个变量中除了synchronizations之外其余的应该都很好理解，synchronizations中绑定的是一个TransactionSynchronization的集合，那么这个TransactionSynchronization有什么用呢？我们来看看它的接口定义

public interface TransactionSynchronization extends Flushable {   // 事务完成的状态      // 0 提交      // 1 回滚      // 2 异常状态，例如在事务执行时出现异常，然后回滚，回滚时又出现异常      // 就会被标记成状态2   int STATUS_COMMITTED = 0;   int STATUS_ROLLED_BACK = 1;   int STATUS_UNKNOWN = 2;      // 我们绑定的这些TransactionSynchronization需要跟事务同步      // 1.如果事务挂起，我们需要将其挂起      // 2.如果事务恢复，我们需要将其恢复   default void suspend() {   }   default void resume() {   }   @Override   default void flush() {   }      // 在事务执行过程中，提供的一些回调方法   default void beforeCommit(boolean readOnly) {   }   default void beforeCompletion() {   }   default void afterCommit() {   }   default void afterCompletion(int status) {   }  }

可以看到这个接口就是定义了一些方法，这些个方法可以在事务达到不同阶段后执行，可以认为定义了事务执行过程的一些回调行为，这就是我之前说的行为的同步。

模拟Spring事务的实现

本文的最后一部分希望大家模拟一下Spring事务的实现，我们利用现有的AOP来实现事务的管理。数据库访问我们直接使用jdbc，在模拟之前我们先明确两点

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  2.  切点应该如何定义？

  3.  通知要实现什么功能？

我们先说第一个问题，因为是我们自己模拟，所以关于切点的定义我们就设置的尽量简单一些，不妨就直接指定某个包下的所有类。对于第二个问题，我们也不做的过于复杂，在方法执行前开启事务，在方法执行后提交事务并关闭连接，所以我们需要定义一个环绕通知。同时，我们也需要将连接跟事务同步，保证事务中的所有SQL共用一个事务是实现事务管理的必要条件。基于此，我们开始编写代码

我们只需要引入Spring相关的依赖跟JDBC相关依赖即可，该项目仅仅是一个Spring环境下的Java项目，没有Web依赖，也不是SpringBoot项目，项目结构如下：

POM文件:

        4.0.0      com.dmz.framework      mybatis      1.0-SNAPSHOT                                 mysql              mysql-connector-java              8.0.15                                        org.springframework              spring-context              5.2.6.RELEASE                                        org.springframework              spring-aop              5.2.6.RELEASE                                 org.aspectj              aspectjweaver              1.9.5                  

配置类：

// 开启AOP跟扫描组件即可  @EnableAspectJAutoProxy @ComponentScan("com.dmz.mybatis.tx_demo")  public class Config {  }

完成事务管理的核心类：

public class TransactionUtil {      public static final ThreadLocal synchronousConnection =              new ThreadLocal();      private TransactionUtil() {      }     public static Connection startTransaction() {          Connection connection = synchronousConnection.get();          if (connection == null) {              try {                  // 这里替换成你自己的连接地址即可                  connection = DriverManager                          .getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test?serverTimezone=GMT%2B8", "root", "123");                  synchronousConnection.set(connection);                  connection.setAutoCommit(false);              } catch (SQLException e) {                  e.printStackTrace();              }          }          return connection;      }      public static int execute(String sql, Object... args) {          Connection connection = startTransaction();          try (PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql)) {              if (args != null) {                  for (int i = 1; i < args.length + 1; i++) {                      preparedStatement.setObject(i, args[i - 1]);                  }              }              return preparedStatement.executeUpdate();          } catch (SQLException e) {              e.printStackTrace();          }          return 0;      }     public static void commit() {          try (Connection connection = synchronousConnection.get()) {              connection.commit();              synchronousConnection.remove();          } catch (SQLException e) {              e.printStackTrace();          }      }      public static void rollback() {          try (Connection connection = synchronousConnection.get()) {              connection.rollback();              synchronousConnection.remove();          } catch (SQLException e) {              e.printStackTrace();          }      }  }

实际需要事务管理的类

@Component  public class UserService {      public void saveUser() {          TransactionUtil.execute                  ("INSERT INTO `test`.`user`(`id`, `name`) VALUES (?, ?)", 100, "dmz");          // 测试回滚          // throw new RuntimeException();      }  }

切面：

@Component  @Aspect  public class TxAspect {      @Pointcut("execution(public * com.dmz.mybatis.tx_demo.service..*.*(..))")      private void pointcut() {      }      @Around("pointcut()")      public Object around(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {          // 在方法执行前开启事务          TransactionUtil.startTransaction();          // 执行业务逻辑          Object proceed = null;          try {              ProceedingJoinPoint method = (ProceedingJoinPoint) joinPoint;              proceed = method.proceed();          } catch (Throwable throwable) {              // 出现异常进行回滚              TransactionUtil.rollback();              return proceed;          }          // 方法执行完成后提交事务          TransactionUtil.commit();          return proceed;      }  }

用于测试的主函数：

public class Main {      public static void main(String[] args) {          AnnotationConfigApplicationContext ac =                  new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);          UserService userService = ac.getBean(UserService.class);          userService.saveUser();      }  }

具体的测试过程跟测试结果我就不放了，大家把代码拷贝过去自行测试就好了

“总结Spring中事务的使用、抽象机制及模拟Spring事务实现”的内容就介绍到这里了，感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注创新互联网站，小编将为大家输出更多高质量的实用文章！


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