Spring事务原理二

在上一篇博文《Spring事务原理一》中，我们熟悉了Spring声明式事务的AOP原理，以及事务执行的大体流程。

本文中，介绍了Spring事务的核心组件、传播行为的源码实现。下一篇中，我们将结合案例，来讲解实战中有关事务的易错点。

本文中源码来自Spring 5.3.x分支，github源码地址：GitHub - spring-projects/spring-framework: Spring Framework

一 Spring事务的核心组件

了解相关类和接口，看看Spring对概念、术语是如何封装的？

1.1 PlatformTransactionManager

事务管理器接口，负责获取数据库连接，事务的开启、提交和回滚。

有抽象实现AbstractPlatformTransactionManager，其中定义了doGetTransaction、doBegin、doCommit、doRollback等抽象方法，待子类实现。

AbstractPlatformTransactionManager中有几个值得关注的属性：

// 是否允许嵌套事务
private boolean nestedTransactionAllowed = false;

// 局部失败时全局回滚，当为false时，部分失败则不回滚
private boolean globalRollbackOnParticipationFailure = true;

private boolean failEarlyOnGlobalRollbackOnly = false;

private boolean rollbackOnCommitFailure = false;

它有以下常见子类：

DataSourceTransactionManager：用于JDBC和MyBatis等基于数据源的事务管理。
HibernateTransactionManager：用于Hibernate框架的事务管理。
JpaTransactionManager：用于JPA（Java Persistence API）的事务管理。

DataSourceTransactionManager

该类中定义了两个属性，对doCommit等抽象方法提供实现。

doGetTransaction方法：创建一个DataSourceTransactionObject对象，设置connection。
doBegin方法：执行事务前的准备工作，如设置
- 如果DataSourceTransactionObject没有连接，则获取一个连接
- 根据TransactionDefinition，为connection设置属性，如isolationLevel、readOnly、timeout；
- connection.setAutoCommit(false)，关闭自动提交；
- 将connection与当前线程绑定；
doCommit方法：从TransactionStatus中获取TransactionObject，拿到connection调用commit()；

doRollback方法：与doCommit实现相似，只是调connection.rollback();

1.2 TransactionDefinition

定义事务的属性，如隔离级别、传播行为、超时时间等。

隔离级别（Isolation Level）：定义了事务之间的隔离程度，常见的有：

DEFAULT：使用数据库默认的隔离级别。
READ_UNCOMMITTED：允许读取未提交的数据，可能导致脏读。
READ_COMMITTED：只能读取已提交的数据，避免脏读。
REPEATABLE_READ：确保在同一事务中多次读取同一数据时，结果一致。
SERIALIZABLE：最高的隔离级别，确保事务串行执行，避免脏读、不可重复读和幻读。

超时时间（Timeout）：事务的超时时间，超过该时间未完成则自动回滚。

只读（Read-only）：指定事务是否为只读事务，优化性能。

在子类DefaultTransactionDefinition中，可以看到默认值：PROPAGATION_REQUIRED、ISOLATION_DEFAULT、TIMEOUT_DEFAULT、非readOnly。

当使用@Transactional时，会将注解属性解析成一个TransactionDefinition对象。

1.3 TransactionStatus

表示事务的状态，提供了以下方法：

isNewTransaction()：判断当前事务是否为新事务。
hasSavepoint()：判断是否存在保存点（用于嵌套事务）。
setRollbackOnly()：标记事务为回滚状态。
isRollbackOnly()：判断事务是否被标记为回滚。

在子类DefaultTransactionStatus中，有这些属性

private boolean rollbackOnly = false;

private boolean completed = false;

private final Object transaction;

private final boolean newTransaction;

private final boolean newSynchronization;

private final boolean readOnly;

1.4 TransactionSynchronizationManager

事务同步管理器，用于将事务相关信息与当前线程绑定，以支持各种事务传播行为。其中有多个ThreadLocal属性。

为什么保存连接的resources是Map类型？因为支持多数据源，当一个方法中操作多个数据库时，线程中就得保存多个connectionHolder对象，因此使用Map结构，key就是dataSource对象。

1.5 TransactionInterceptor

事务拦截器，就是AOP的代理逻辑，具体实现在TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction中。

大体流程为：

获取当前方法的@Transaction注解属性，创建TransactionDefinition对象；
获取TransactionManager对象；
根据方法名生成事务名；
如有必要则创建事务，并处理传播行为；
在try中执行下一个interceptor或被代理对象中方法；
异常时先回滚事务，正常时提交事务；
当前方法执行结束，还原TransactionInfo（恢复上层方法的事务信息）。

二事务的传播机制

2.1 什么是事务传播

在日常开发中，业务代码中经常出现方法间调用，比如购物时下单减和库存：

import com.xiakexing.dao.InventoryDao;
import com.xiakexing.dao.OrderDao;
import com.xiakexing.entity.Order;

public class OrderService {

    private OrderDao orderDao;
    private InventoryDao inventoryDao;

    public void saveOrder(Order order) {
        orderDao.save(order);
        updateInventory(order.getCode(), order.getCount());
    }

    public void updateInventory(String code, int count) {
        inventoryDao.update(code, count);
    }
}

saveOrder()和updateInventory()，所有sql需要在同一个事务中；
单独调用updateInventory()时，如进货时不需要事务。

可见，updateInventory方法，在不同场景下对事务有不同要求。Spring中又如何实现呢？

Spring定义了传播行为（Propagation Behavior），定义了方法间调用时事务如何传递，类型有：

REQUIRED：如果当前线程存在事务，则加入该事务；如果不存在，则创建一个新事务。
REQUIRES_NEW：总是创建一个新事务，如果当前线程存在事务，则挂起当前事务。
SUPPORTS：如果当前线程存在事务，则加入该事务；如果不存在，则以非事务方式执行。
NOT_SUPPORTED：以非事务方式执行，如果当前线程存在事务，则挂起当前事务。
MANDATORY：如果当前线程存在事务，则加入该事务；如果不存在则抛出异常。
NEVER：以非事务方式执行，如果当前线程存在事务，则抛出异常。
NESTED：如果当前线程存在事务，则以嵌套事务中执行；如果不存在，则创建一个新事务。

这儿为什么强调线程呢？

方法间调用都在某个线程的方法栈中，按FILO顺序执行。如果两个方法的中sql使用两个不同的数据库连接执行，显然无法纳入一个事务中。

因为，数据库连接必须能够跨方法传递，Spring底层就是将connection放到ThreadLocal中。

2.2 传播机制的实现

2.2.1 线程绑定连接

在DataSourceTransactionManager#doBegin中：

从DataSource获取数据连接connection，设置autocommit=false、隔离级别、超时时间等属性；
将connection放入ThreadLocal<Map>，Map的key是DataSource对象，value是connectionHolder对象。

可见，方法间调用时可以从ThreadLocal中拿到同一个连接，去执行不同的SQL，进而一同提交或回滚。

2.2.2 处理传播机制

真正执行被代理对象方法前，会判断是否创建事务。

调用AbstractPlatformTransactionManager#getTransaction，逻辑如下：

创建DataSourceTransactionObject对象，从ThreadLocal中获取connectionHolder（可能为null）；
当connectionHolder不为null且connectionHolder.transactionActive=ture时，说明已存在事务：

如果当前线程中存在事务：

如果当前方法传播行为是PROPAGATION_NEVER，则抛异常
如果是PROPAGATION_NOT_SUPPORTED，则挂起当前事务，用一个新连接的非事务方式执行当前方法；
如果是PROPAGATION_REQUIRES_NEW，则挂起当前事务，开启一个新事务（获取新连接并带事务执行）；
如果是PROPAGATION_NESTED，则先设置savepoints（可以回滚到此处），然后使用同一个连接继续执行。

如果当前线程中不存在事务：

如果传播行为是PROPAGATION_MANDATORY，则抛异常
如果传播行为是PROPAGATION_REQUIRED、PROPAGATION_REQUIRES_NEW、PROPAGATION_NESTED，则开启事务

流程图如下：

三总结

Spring中，对于事务这一抽象概念，从多个方法进行了良好封装，如将隔离级别、超时时间等封装为TransactionDefinition，将事务状态、是否回滚等封装为TransactionStatus。
事务的传播行为，发生在方法间调用中。通过将connectionHolder放入ThreadLocal，实现了不同方法中使用同一数据库连接，从而支持多种传播方式。
事务底层，就是通过设置connection.autocommit为false，从而根据方法是否异常，选择commit还是rollback；
通过Savepoint实现嵌套事务（需要数据库支持）。
在执行某个方法时，判断当前是否已经存在事务，就是判断当前线程的ThreadLocal中是否存在一个数据库连接对象。