Spring Boot 中事务的用法详解

引言

在 Spring Boot 中，事务管理是一个非常重要的功能，尤其是在涉及数据库操作的业务场景中。Spring 提供了强大的事务管理支持，能够帮助我们简化事务的管理和控制。本文将详细介绍 Spring Boot 中事务的用法，包括事务的基本概念、事务的配置、事务的传播行为、事务的隔离级别以及事务的回滚机制。

1. 事务的基本概念

事务（Transaction）是指一组数据库操作，这些操作要么全部成功，要么全部失败。事务的四大特性（ACID）包括：

原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败。
一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库的状态保持一致。
隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，彼此之间互不干扰。
持久性（Durability）：事务一旦提交，对数据库的修改是永久性的。

在 Spring Boot 中，事务管理是通过 @Transactional 注解来实现的。

2. Spring Boot 中事务的配置

2.1 启用事务管理

Spring Boot 默认已经集成了事务管理功能，只需要在配置类或启动类上添加 @EnableTransactionManagement 注解即可启用事务管理。

@SpringBootApplication
@EnableTransactionManagement // 启用事务管理
public class MyApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(MyApplication.class, args);
    }
}

2.2 配置数据源和事务管理器

Spring Boot 默认使用 DataSourceTransactionManager 作为事务管理器。如果你使用的是 Spring Data JPA，事务管理器会自动配置。

# application.yml
spring:
  datasource:
    url: jdbc:mysql://localhost:3306/mydb
    username: root
    password: root
    driver-class-name: com.mysql.cj.jdbc.Driver

3. 使用 `@Transactional` 注解

@Transactional 是 Spring 提供的事务管理注解，可以标注在类或方法上。标注在类上时，表示该类中的所有方法都启用事务管理；标注在方法上时，表示该方法启用事务管理。

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Transactional // 开启事务  表示该方法开启了事务
    public void createUser(User user) {
        userRepository.save(user);
    }
}

3.2 事务的传播行为

事务的传播行为（Propagation）定义了事务方法之间的调用关系。Spring 提供了以下几种传播行为：

REQUIRED（默认）：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。（适用于大多数业务场景，尤其是需要保证多个操作在同一个事务中执行的场景。例如，订单创建时需要同时更新订单表和库存表。）
REQUIRES_NEW：无论当前是否存在事务，都创建一个新的事务。（适用于需要独立事务的场景，尤其是日志记录、审计等操作。例如，记录操作日志时，即使主事务失败，日志记录仍然需要成功。）
SUPPORTS：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务方式执行。（适用于不需要强制事务的场景，例如查询操作。例如，查询用户信息时，如果调用方有事务，则加入事务；如果没有事务，则以非事务方式执行。）
NOT_SUPPORTED：以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，则挂起该事务。（适用于不需要事务支持的场景，例如发送消息、调用外部接口等。例如，发送短信通知时，不需要事务支持。）
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。（适用于强制要求调用方必须有事务的场景。例如，某些核心业务逻辑必须在一个事务中执行。）
NEVER：以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，则抛出异常。（适用于强制要求调用方不能有事务的场景。例如，某些只读操作或外部调用。）
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，则创建一个新的事务。（适用于需要部分回滚的场景。例如，订单创建时需要更新多个表，如果某个表更新失败，只需要回滚该表的操作，而不影响其他表的操作。）
示例：
```
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void updateUser(User user) {
    userRepository.save(user);
}
```
3.3 事务的隔离级别

事务的隔离级别（Isolation）定义了事务之间的可见性。Spring 支持以下几种隔离级别：
DEFAULT：使用数据库的默认隔离级别。（适用于大多数通用场景，尤其是当你对数据库的默认行为没有特殊要求时。如果你不确定应该选择哪种隔离级别，可以使用 DEFAULT，让数据库根据其默认行为处理事务。）
READ_UNCOMMITTED：允许读取未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读和不可重复读。（适用于对数据一致性要求不高的场景，例如统计数据的读取或日志记录。不适用于涉及资金、订单等对数据一致性要求高的场景。）
READ_COMMITTED：只能读取已提交的数据，可以避免脏读，但可能会导致幻读和不可重复读。（适用于大多数业务场景，尤其是对数据一致性有一定要求但不需要严格隔离的场景。例如，电商系统中的订单查询、用户信息查询等。）
REPEATABLE_READ：确保在同一事务中多次读取同一数据时结果一致，可以避免脏读和不可重复读，但可能会导致幻读。（适用于对数据一致性要求较高的场景，例如银行系统中的账户余额查询。例如，在一个事务中多次读取同一账户的余额时，确保结果一致。）
SERIALIZABLE：最高隔离级别，确保事务串行执行，可以避免脏读、幻读和不可重复读（适用于对数据一致性要求极高的场景，例如金融系统中的资金清算、库存管理等。由于性能开销较大，通常只在必要时使用。）
示例：
```
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)
public User getUserById(Long id) {
    return userRepository.findById(id).orElse(null);
}
```
3.4 事务的回滚机制

默认情况下，Spring 会在方法抛出 RuntimeException 或 Error 时回滚事务。如果需要自定义回滚规则，可以通过 rollbackFor（哪些异常回滚） 和 noRollbackFor（哪些异常不会回滚） 属性来指定。

示例：
```
@Transactional(rollbackFor = Exception.class) // 所有异常都回滚
public void updateUser(User user) throws Exception {
    userRepository.save(user);
    if (user.getName() == null) {
        throw new Exception("用户名不能为空"); // 抛出受检异常
    }
}
```
4. 事务的嵌套与传播行为

在复杂的业务场景中，可能会存在事务方法调用事务方法的情况。此时，事务的传播行为决定了事务的嵌套方式。

4.1 嵌套事务示例

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @Transactional  //一级事务
    public void createOrder(Order order) {
        // 保存订单
        orderRepository.save(order);

        // 调用另一个事务方法
        userService.updateUser(order.getUser());
    }
}

@Service
public class UserService {

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW) //二级事务
    public void updateUser(User user) {
        userRepository.save(user);
    }
}

在上面的示例中，createOrder 方法调用 updateUser 方法时，updateUser 方法会开启一个新的事务。

5. 事务的注意事项（事务不生效的几种情况）

事务方法的可见性：

@Transactional 只能应用于 public 方法。如果应用于 private 或 protected 方法，事务将不会生效。Spring 的事务管理是基于代理模式实现的，代理对象只能拦截 public 方法。对于 private 或 protected 方法，Spring 无法生成代理，因此事务不会生效。

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    // 正确：public 方法，事务生效
    @Transactional
    public void createUser(User user) {
        userRepository.save(user);
    }

    // 错误：private 方法，事务不会生效
    @Transactional
    private void updateUser(User user) {
        userRepository.save(user);
    }

    // 错误：protected 方法，事务不会生效
    @Transactional
    protected void deleteUser(Long userId) {
        userRepository.deleteById(userId);
    }
}

事务的自我调用问题：

如果事务方法调用了同一个类中的另一个事务方法，事务的传播行为可能不会生效。这是因为Spring 的代理对象只能拦截从外部调用的方法。如果事务方法在同一个类中调用另一个事务方法，实际上是直接调用目标方法，而不是通过代理对象调用，因此事务的传播行为不会生效。
```
@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;

    @Transactional
    public void createOrder(Order order) {
        // 保存订单
        orderRepository.save(order);

        // 调用另一个事务方法（自我调用）
        updateInventory(order.getProductId(), order.getQuantity());
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void updateInventory(Long productId, int quantity) {
        // 更新库存逻辑
    }
}
```
在上面的示例中，createOrder 方法调用了 updateInventory 方法，但由于是自我调用，updateInventory 方法的事务传播行为（REQUIRES_NEW）不会生效。
解决方法：

将事务方法拆分到不同的类中：
将 updateInventory 方法移到另一个服务类中，通过依赖注入调用。

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderRepository orderRepository;

    @Autowired
    private InventoryService inventoryService;

    @Transactional
    public void createOrder(Order order) {
        // 保存订单
        orderRepository.save(order);

        // 调用另一个服务类的事务方法
        inventoryService.updateInventory(order.getProductId(), order.getQuantity());
    }
}

@Service
public class InventoryService {

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void updateInventory(Long productId, int quantity) {
        // 更新库存逻辑
    }
}

事务的超时设置：

可以通过 @Transactional(timeout = 10) 设置事务的超时时间（单位为秒）。如果事务执行时间超过指定时间，事务将自动回滚。

@Service
public class ReportService {

    @Autowired
    private ReportRepository reportRepository;

    @Transactional(timeout = 10) // 设置事务超时时间为 10 秒
    public void generateReport() {
        // 模拟耗时操作
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            reportRepository.save(new Report("Report " + i));
        }
    }
}

在上面的示例中，如果 generateReport 方法的执行时间超过 10 秒，事务将自动回滚。