“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理

发布时间:2022-07-04T23:50:46 Java

数据库事务的“抓手”

数据库的事务功能已经由数据库自身实现,它留给用户的就是三个指令:开启事务、提交事务和回滚事务。

开启事务一般是start transaction或begin transaction。提交事务通常都是commit。回滚事务通常都是rollback。

数据库通常都有自动开启事务和自动提交事务的开关,打开后,事务就会自动的开启和提交或回滚。这样用户就无感知了。

JDBC的事务“抓手”

JDBC实现了访问数据库的协议,可以认为是对一些指令的封装,当然也包括这些事务指令。它们都被做到了java.sql.Connection这个接口里。

它代表到数据库的一个连接,当这个连接建立好后,默认事务就已经打开了,而且默认情况下执行完一个SQL语句后事务也是自动提交的。

可以通过下面这个API进行检测:

boolean getAutoCommit();

通常情况下,我们都不希望事务是一句一提交,而是要执行若干个SQL语句后一次性提交,此时我们就需要改变这种自动提交的行为。

可以通过下面这个API进行设置:

void setAutoCommit(boolean autoCommit);

当我们禁用掉自动提交之后,一定要记得自己手动提交事务,否则结果可想而知。当然,需要回滚的时候也要记得手动回滚。

可以通过下面这个API提交事务:

void commit();

可以通过下面这个API回滚事务:

void rollback();

这样我们就可以在Java代码级别来控制事务的行为了。同时我们也应该认识到,在Java代码级别事务是和Connecton的实例对象绑在一起的。

换句话说,只有在同一个Connection对象上执行的SQL语句才会在同一个事务里。在不同的Connection对象上执行的SQL语句永远不会在同一个事务里。

更精确地说,后者构成的是分布式事务,前者通常称为本地事务。当然,分布式事务有属于自己的解决方案,只是不能再使用本地事务了。

备注以上这些其实都是基本常识,只是现在的ORM框架太牛了,导致很多年轻的码农都没机会再接触这些了

Spring的事务“抓手”

Spring通过使用@Transactional注解实现了声明式事务,并且可以通过设置Propagation属性来影响事务的传播特性。

事务的传播特性其实就是指,Service层的若干方法在互相调用交织在一起的时候,究竟哪些方法的代码是在同一个事务里执行,哪些方法的代码不是。

通过前面的分析可知,在同一个事务里执行的方法代码背后必须使用的是同一个Connection对象,当事务切换时,必须要切换背后的Connection对象为对应的另一个。

因此,当执行流程进入/退出不同的方法时,Spring根据方法上注解的传播特性,在背后对应的进行Connection对象的切换,也包括新建Connection对象,提交或回滚事务等。

我们知道,在写Service层方法或Mapper层方法时,根本接触不到Connection对象,所以它更不可能明目张胆的以参数的方式传来传去,只能在背地里暗箱操作。

由于这些互相交织的方法代码最终都是在同一个线程里运行的,所以借助线程的ThreadLocal来实现背后的操作是最适合的。

只需在方法调用的入口/出口来新建/切换Connection对象,并提交/回滚Connection对象上的事务即可。

Spring事务的传播特性原理

Spring事务是通过代理来实现的,通常是通过CGLIB操作字节码来生成子类,因为要动态加入开启/提交事务的这些代码。

下面通过一个例子来说明,有四个方法及其对应的传播特性:

方法一,传播特性为REQUIRED:

void method1();

方法二,传播特性为REQUIRED:

void method2();

方法三,传播特性为REQUIRES_NEW:

void method3();

方法四,传播特性为REQUIRED:

void method4();

假设它们之间的调用关系是,在方法一里依次调用方法二三四:

void method1() {
method2();
method3();
method4();
}

可以使用下面这个图来表示,图01:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第1张

那么经过Spring生成代理后,会重写每个方法,并在原来的每个方法前面开启事务,方法后面提交/回滚事务。

等效的伪代码如下:

beginTx();
void method1() {
beginTx();
method2();
commit/rollbackTx();
beginTx();
method3();
commit/rollbackTx();
beginTx();
method4();
commit/rollbackTx();
}
commit/rollbackTx();

可以使用下面这个图来表示,图02:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第2张

其中红色的向上箭头对应于beginTx()操作,蓝色的向下箭头对应于commit/rollbackTx()操作。

下面就来看看具体的执行过程:

一、执行方法一的开启事务,图03:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第3张

由于方法一要求有事务,此时线程中没有事务,于是就开启一个新的事务,即创建一个新的Connection对象并绑定到线程的ThreadLocal。

二、进入方法一开始执行,图04:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第4张

三、执行方法二的开启事务,图05:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第5张

由于方法二要求有事务,此时线程中已经有事务了,因此直接参与/使用这个事务即可。

四、进入方法二开始执行,图06:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第6张

五、方法二完毕执行提交事务,图07:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第7张

由于该事务并非方法二新建的,它只是参与而已,所以它没有资格提交事务,因此实际并不提交事务。

六、方法二结束后又回到方法一里执行,图08:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第8张

七、执行方法三的开启事务,图09:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第9张

由于方法三要求新的事物,所以新建一个事务,并把当前的现有事务挂起,使当前线程使用新事务。

即新建一个Connection对象,把当前现有Connection对象与线程的ThreadLocal解绑,把新的Connection对象绑定到线程的ThreadLocal。

那原来的那个Connection对象呢?当然是存储起来了,存储的形式是依附于新的Connection对象,即和新的对象关联一下。

八、进入方法三开始执行,图10:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第10张

可以看到,原来的事务相当于暂存在新的事务里。注意,这种说法只是一个形象的比喻。

九、方法三完毕执行提交事务,图11:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第11张

由于这个事务是个新建事务,即是方法三创建的而非参与的,所以有权提交,所以事务就真的提交了。

十、方法三结束后又回到方法一里执行,图12:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第12张

方法三的事务完成了,但是它里面暂存了方法一的事务,于是把它重新恢复到线程里去。

十一、执行方法四的开启事务,图13:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第13张

由于方法四要求有事务,此时线程中已经有事务了,因此直接参与/使用这个事务即可。

十二、进入方法四开始执行,图14:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第14张

十三、方法四完毕执行提交事务,图15:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第15张

由于该事务并非方法四新建的,它只是参与而已,所以它没有资格提交事务,因此实际并不提交事务。

十四、方法四结束后又回到方法一里执行,图16:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第16张

十五、方法一完毕执行提交事务,图17:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第17张

由于这个事务是个新建事务,即是方法一创建的而非参与的,所以有权提交,所以事务就真的提交了。

十六、所有事务完成,只剩一个空线程,图18:
“上帝视角”图解Spring事务的传播机制原理第18张

方法一的事务完成了,由于它里面没有暂存其它事务,所以没有事务了,因此最后只剩一个空线程。

说明:这只是传播特性的实现原理解说,所以比较简单,实际代码实现要考虑很多事情,因此会复杂很多。