Spring——事务详解

ytKing
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Spring——事务

什么是事务？

事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行。

事务的特性（ACID）

  • 原子性（Atomicity）： 一个事务（transaction）中的所有操作，或者全部完成，或者全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样。即，事务不可分割、不可约简。

    MYSQL怎么保证原子性：我们知道如果想要保证事务的原子性，就需要在异常发生时，对已经执行的操作进行回滚，在 MySQL 中，恢复机制是通过 回滚日志（undo log） 实现的，所有事务进行的修改都会先先记录到这个回滚日志中，然后再执行相关的操作。如果执行过程中遇到异常的话，我们直接利用 回滚日志 中的信息将数据回滚到修改之前的样子即可！并且，回滚日志会先于数据持久化到磁盘上。这样就保证了即使遇到数据库突然宕机等情况，当用户再次启动数据库的时候，数据库还能够通过查询回滚日志来回滚将之前未完成的事务。

  • 一致性（Consistency）： 在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约束、触发器、级联回滚等。

  • 隔离性（Isolation）： 数据库允许多个并发事务同时对其数据进行读写和修改的能力，隔离性可以防止多个事务并发执行时由于交叉执行而导致数据的不一致。事务隔离分为不同级别，包括未提交读（Read uncommitted）、提交读（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（Serializable）。

  • 持久性（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。

详谈 Spring 对事务的支持

事务能否生效数据库引擎是否支持事务是关键。比如常用的 MySQL 数据库默认使用支持事务的 innodb引擎。但是，如果把数据库引擎变为 myisam，那么程序也就不再支持事务了！

编程式事务管理

通过 TransactionTemplate或者TransactionManager手动管理事务，实际应用中很少使用。

使用TransactionTemplate 进行编程式事务管理的示例代码如下：

@Autowired
private TransactionTemplate transactionTemplate;
public void testTransaction() {

        transactionTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {
            @Override
            protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus transactionStatus) {

                try {

                    // ....  业务代码
                } catch (Exception e){
                    //回滚
                    transactionStatus.setRollbackOnly();
                }

            }
        });
}

使用 TransactionManager 进行编程式事务管理的示例代码如下：

@Autowired
private PlatformTransactionManager transactionManager;

public void testTransaction() {

  TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());
          try {
               // ....  业务代码
              transactionManager.commit(status);
          } catch (Exception e) {
              transactionManager.rollback(status);
          }
}

声明式事务管理

推荐使用（代码侵入性最小），实际是通过 AOP 实现（基于@Transactional 的全注解方式使用最多）。

使用 @Transactional注解进行事务管理的示例代码如下：

@Transactional(propagation=propagation.PROPAGATION_REQUIRED)
public void aMethod {
  //do something
  B b = new B();
  C c = new C();
  b.bMethod();
  c.cMethod();
}

Spring 事务管理接口介绍

Spring 框架中，事务管理相关最重要的 3 个接口如下：

  • PlatformTransactionManager： （平台）事务管理器，Spring 事务策略的核心。
  • TransactionDefinition： 事务定义信息(事务隔离级别、传播行为、超时、只读、回滚规则)。
  • TransactionStatus： 事务运行状态。

我们可以把 PlatformTransactionManager 接口可以被看作是事务上层的管理者，而 TransactionDefinition 和 TransactionStatus 这两个接口可以看作是事务的描述。

PlatformTransactionManager 会根据 TransactionDefinition 的定义比如事务超时时间、隔离级别、传播行为等来进行事务管理 ，而 TransactionStatus 接口则提供了一些方法来获取事务相应的状态比如是否新事务、是否可以回滚等等。

PlatformTransactionManager:事务管理接口

Spring 并不直接管理事务，而是提供了多种事务管理器 。Spring 事务管理器的接口是： PlatformTransactionManager 。

通过这个接口，Spring 为各个平台如 JDBC(DataSourceTransactionManager)、Hibernate(HibernateTransactionManager)、JPA(JpaTransactionManager)等都提供了对应的事务管理器，但是具体的实现就是各个平台自己的事情了。

PlatformTransactionManager接口中定义了三个方法：

package org.springframework.transaction;

import org.springframework.lang.Nullable;
//这个接口将事务管理行为抽象出来，然后不同的平台可以去实现它，这样保证提供给外部的行为不变，方便扩展。
public interface PlatformTransactionManager {
    //获得事务
    TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition var1) throws TransactionException;
    //提交事务
    void commit(TransactionStatus var1) throws TransactionException;
    //回滚事务
    void rollback(TransactionStatus var1) throws TransactionException;
}

TransactionDefinition:事务属性

事务管理器接口 PlatformTransactionManager 通过 getTransaction(TransactionDefinition definition) 方法来得到一个事务，这个方法里面的参数是 TransactionDefinition 类 ，这个类就定义了一些基本的事务属性。

什么是事务属性呢？ 事务属性可以理解成事务的一些基本配置，描述了事务策略如何应用到方法上。

事务属性包含了 5 个方面：

  • 隔离级别
  • 传播行为
  • 回滚规则
  • 是否只读
  • 事务超时

TransactionDefinition 接口中定义了 5 个方法以及一些表示事务属性的常量比如隔离级别、传播行为等等。

package org.springframework.transaction;

import org.springframework.lang.Nullable;

public interface TransactionDefinition {
    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;
    int ISOLATION_DEFAULT = -1;
    int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = 1;
    int ISOLATION_READ_COMMITTED = 2;
    int ISOLATION_REPEATABLE_READ = 4;
    int ISOLATION_SERIALIZABLE = 8;
    int TIMEOUT_DEFAULT = -1;
    // 返回事务的传播行为，默认值为 REQUIRED。
    int getPropagationBehavior();
    //返回事务的隔离级别，默认值是 DEFAULT
    int getIsolationLevel();
    // 返回事务的超时时间，默认值为-1。如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。
    int getTimeout();
    // 返回是否为只读事务，默认值为 false
    boolean isReadOnly();

    @Nullable
    String getName();
}

TransactionStatus:事务状态

TransactionStatus接口用来记录事务的状态 该接口定义了一组方法,用来获取或判断事务的相应状态信息。

PlatformTransactionManager.getTransaction(…)方法返回一个 TransactionStatus 对象。

TransactionStatus 接口接口内容如下：

public interface TransactionStatus{
    boolean isNewTransaction(); // 是否是新的事务
    boolean hasSavepoint(); // 是否有恢复点
    void setRollbackOnly();  // 设置为只回滚
    boolean isRollbackOnly(); // 是否为只回滚
    boolean isCompleted; // 是否已完成
}

事务传播行为

事务传播行为是为了解决业务层方法之间互相调用的事务问题。

当事务方法被另一个事务方法调用时，必须指定事务应该如何传播。例如：方法可能继续在现有事务中运行，也可能开启一个新事务，并在自己的事务中运行。

先来看spring定义的枚举类：Propagation（对应TransactionDefinition中定义的传播行为的常量）

图片

package org.springframework.transaction.annotation;

import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;

public enum Propagation {

    REQUIRED(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED),

    SUPPORTS(TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS),

    MANDATORY(TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY),

    REQUIRES_NEW(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW),

    NOT_SUPPORTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED),

    NEVER(TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER),

    NESTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED);

    private final int value;

    Propagation(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int value() {
        return this.value;
    }

}

  1. TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED

    使用的最多的一个事务传播行为，我们平时经常使用的@Transactional注解默认使用就是这个事务传播行为。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。也就是说：

    • 如果外部方法没有开启事务的话，Propagation.REQUIRED修饰的内部方法会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立，互不干扰。
    • 如果外部方法开启事务并且被Propagation.REQUIRED的话，所有Propagation.REQUIRED修饰的内部方法和外部方法均属于同一事务 ，只要一个方法回滚，整个事务均回滚。

  2. 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。也就是说不管外部方法是否开启事务，Propagation.REQUIRES_NEW修饰的内部方法会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立，互不干扰。

  3. TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED:

    如果当前存在事务，就在嵌套事务内执行；如果当前没有事务，就执行与TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED类似的操作。也就是说：

    • 在外部方法开启事务的情况下,在内部开启一个新的事务，作为嵌套事务存在。
    • 如果外部方法无事务，则单独开启一个事务，与 PROPAGATION_REQUIRED 类似。

NESTED 和 REQUIRED 修饰的内部方法都属于外围方法事务，如果外围方法抛出异常，这两种方法的事务都会被回滚。但是 REQUIRED 是加入外围方法事务，所以和外围事务同属于一个事务，一旦 REQUIRED 事务抛出异常被回滚，外围方法事务也将被回滚。而 NESTED 是外围方法的子事务，有单独的保存点，所以 NESTED 方法抛出异常被回滚，不会影响到外围方法的事务。

NESTED 和 REQUIRES_NEW 都可以做到内部方法事务回滚而不影响外围方法事务。但是因为 NESTED 是嵌套事务，所以外围方法回滚之后，作为外围方法事务的子事务也会被回滚。而 REQUIRES_NEW 是通过开启新的事务实现的，内部事务和外围事务是两个事务，外围事务回滚不会影响内部事务。

事务隔离级别

Spring 定义了一个枚举类：Isolation（代表TransactionDefinition 接口中定义的五个表示隔离级别的常量）

public enum Isolation {

  DEFAULT(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT),

  READ_UNCOMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED),

  READ_COMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED),

  REPEATABLE_READ(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ),

  SERIALIZABLE(TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE);

  private final int value;

  Isolation(int value) {
    this.value = value;
  }

  public int value() {
    return this.value;
  }
}
  • TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT :使用后端数据库默认的隔离级别，MySQL 默认采用的 REPEATABLE_READ 隔离级别 Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED 隔离级别.
  • TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED :最低的隔离级别，使用这个隔离级别很少，因为它允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读
  • TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED : 允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生
  • TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ : 对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。
  • TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE : 最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰，也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能。通常情况下也不会用到该级别。

**需要注意的是：**Spring只提供统一事务管理接口，具体实现都是由各数据库自己实现（如MySQL）。Spring会在事务开始时，根据当前环境中设置的隔离级别，调整数据库隔离级别，由此保持一致。

在DataSourceUtils文件中，代码详细的输出了这个过程。

// Apply specific isolation level, if any.
Integer previousIsolationLevel = null;
if (definition != null && definition.getIsolationLevel() != TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT) {
	if (logger.isDebugEnabled()) {
		logger.debug("Changing isolation level of JDBC Connection [" + con + "] to " +
				definition.getIsolationLevel());
	}
	int currentIsolation = con.getTransactionIsolation();
	if (currentIsolation != definition.getIsolationLevel()) {
		previousIsolationLevel = currentIsolation;
		con.setTransactionIsolation(definition.getIsolationLevel());
	}
}

结论：三种情况，如果Spring没有指定事务隔离级别，则会采用数据库默认的事务隔离级别；当Spring指定了事务隔离级别，则会在代码里将事务隔离级别修改为指定值；当数据库不支持这种隔离级别，效果则以数据库的为准（比如采用了MyISAM引擎）。

事务超时属性

所谓事务超时，就是指一个事务所允许执行的最长时间，如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。在 TransactionDefinition 中以 int 的值来表示超时时间，其单位是秒，默认值为-1。

事务只读属性

package org.springframework.transaction;

import org.springframework.lang.Nullable;

public interface TransactionDefinition {
    ......
    // 返回是否为只读事务，默认值为 false
    boolean isReadOnly();

}

对于只有读取数据查询的事务，可以指定事务类型为 readonly，即只读事务。只读事务不涉及数据的修改，数据库会提供一些优化手段，适合用在有多条数据库查询操作的方法中。那为什么我一个数据查询操作还要启用事务支持呢？

  • 如果你一次执行单条查询语句，则没有必要启用事务支持，数据库默认支持 SQL 执行期间的读一致性；
  • 如果你一次执行多条查询语句，例如统计查询，报表查询，在这种场景下，多条查询 SQL 必须保证整体的读一致性，否则，在前条 SQL 查询之后，后条 SQL 查询之前，数据被其他用户改变，则该次整体的统计查询将会出现读数据不一致的状态，此时，应该启用事务支持

事务回滚规则

这些规则定义了哪些异常会导致事务回滚而哪些不会。默认情况下，事务只有遇到运行期异常（RuntimeException 的子类）时才会回滚，Error 也会导致事务回滚，但是，在遇到检查型（Checked）异常时不会回滚。

如果想要回滚你定义的特定的异常类型的话，可以这样：

@Transactional(rollbackFor= MyException.class)

spring事务底层是怎么工作的

spring事务也是通过AOP增强实现的，其内部的逻辑也是用一个父子类代理对象中的方法，刚开始会判断是否加了事务注解，然后通过事务管理器建立连接（需要注意的是：将autocommit属性设置为false，因为如果是用jdbcTemplate还是mybatis等建立连接的话是一次sql建立一个的，如果一个事务里面有多个sql就会有多个连接，执行完一个就提交一个事务就失效了，要将一个事务内的所有操作都完成后在统一提交），然后调用原来的test方法，到最后若没有异常则进行提交，否则进行回滚。

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@Transactional 注解使用详解

@Transactional 的作用范围

  1. 方法 ：推荐将注解使用于方法上，不过需要注意的是：该注解只能应用到 public 方法上，否则不生效。
  2. 类 ：如果这个注解使用在类上的话，表明该注解对该类中所有的 public 方法都生效。
  3. 接口 ：不推荐在接口上使用。

@Transactional 的常用配置参数

@Transactional注解源码如下，里面包含了基本事务属性的配置：

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Transactional {

	@AliasFor("transactionManager")
	String value() default "";

	@AliasFor("value")
	String transactionManager() default "";

	Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED;

	Isolation isolation() default Isolation.DEFAULT;

	int timeout() default TransactionDefinition.TIMEOUT_DEFAULT;

	boolean readOnly() default false;

	Class<? extends Throwable>[] rollbackFor() default {};

	String[] rollbackForClassName() default {};

	Class<? extends Throwable>[] noRollbackFor() default {};

	String[] noRollbackForClassName() default {};

}

@Transactional 的常用配置参数总结（只列出了 5 个我平时比较常用的）：

属性名说明
propagation事务的传播行为，默认值为 REQUIRED，可选的值在上面介绍过
isolation事务的隔离级别，默认值采用 DEFAULT，可选的值在上面介绍过
timeout事务的超时时间，默认值为-1（不会超时）。如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。
readOnly指定事务是否为只读事务，默认值为 false。
rollbackFor用于指定能够触发事务回滚的异常类型，并且可以指定多个异常类型。

@Transactional 事务注解原理

@Transactional 的工作机制是基于 AOP 实现的，AOP 又是使用动态代理实现的。如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用 JDK 的动态代理，如果目标对象没有实现了接口,会使用 CGLIB 动态代理。

如果一个类或者一个类中的 public 方法上被标注@Transactional 注解的话，Spring 容器就会在启动的时候为其创建一个代理类，在调用被@Transactional 注解的 public 方法的时候，实际调用的是，TransactionInterceptor 类中的 invoke()方法。这个方法的作用就是在目标方法之前开启事务，方法执行过程中如果遇到异常的时候回滚事务，方法调用完成之后提交事务。

TransactionInterceptor 类中的 invoke()方法内部实际调用的是 TransactionAspectSupport 类的 invokeWithinTransaction()方法。

Spring AOP 自调用问题

若同一类中的其他没有 @Transactional 注解的方法内部调用有 @Transactional 注解的方法，有@Transactional 注解的方法的事务会失效。

这是由于Spring AOP代理的原因造成的，因为只有当 @Transactional 注解的方法在类以外被调用的时候，Spring 事务管理才生效。

MyService 类中的method1()调用method2()就会导致method2()的事务失效。

@Service
public class MyService {

private void method1() {
     method2();
     //......
}
@Transactional
 public void method2() {
     //......
  }
}

解决办法就是避免同一类中自调用或者使用 AspectJ 取代 Spring AOP 代理。

@Transactional 的使用注意事项总结

  • @Transactional 注解只有作用到 public 方法上事务才生效，不推荐在接口上使用；
  • 避免同一个类中调用 @Transactional 注解的方法，这样会导致事务失效；
  • 正确的设置 @Transactional 的 rollbackFor 和 propagation 属性，否则事务可能会回滚失败;
  • 被 @Transactional 注解的方法所在的类必须被 Spring 管理，否则不生效；
  • 底层使用的数据库必须支持事务机制，否则不生效。

@Transactional 注解失效场景

1、@Transactional 应用在非 public 修饰的方法上

在这里插入图片描述

之所以会失效是因为在Spring AOP 代理时，如上图所示 TransactionInterceptor （事务拦截器）在目标方法执行前后进行拦截，DynamicAdvisedInterceptor（CglibAopProxy 的内部类）的 intercept 方法或 JdkDynamicAopProxy 的 invoke 方法会间接调用 AbstractFallbackTransactionAttributeSource的 computeTransactionAttribute 方法，获取Transactional 注解的事务配置信息。

protected TransactionAttribute computeTransactionAttribute(Method method,
    Class<?> targetClass) {
        // Don't allow no-public methods as required.
        if (allowPublicMethodsOnly() && !Modifier.isPublic(method.getModifiers())) {
        return null;
}

此方法会检查目标方法的修饰符是否为 public，不是 public则不会获取@Transactional 的属性配置信息。

注意：protected、private 修饰的方法上使用 @Transactional 注解，虽然事务无效，但不会有任何报错，这是我们很容犯错的一点。

2、@Transactional 注解属性 propagation 设置错误

错误配置以下三种propagation可能胡导致事务不回滚：

  • 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。

3、@Transactional 注解属性 rollbackFor 设置错误

rollbackFor 可以指定能够触发事务回滚的异常类型。Spring默认抛出了未检查unchecked异常（继承自 RuntimeException 的异常）或者 Error才回滚事务；其他异常不会触发回滚事务。如果在事务中抛出其他类型的异常，但却期望 Spring 能够回滚事务，就需要指定 rollbackFor属性。

在这里插入图片描述

4、同一个类中方法调用，导致@Transactional失效

举例如下：

image-20220706092335433

可以看到在test方法上加了注解，test方法又调用了一个加了注解的a()方法，a()方法按道理说是以非事务的方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。可是运行结果并没有抛出异常，也就是说当前的注解失效了（但是test的事务还是生效的）。失效的原因就在于加了事务注解以后也是通过AOP生成了一个代理类，代理类中的方法（a方法）是通过target对象去调用的，而target对象是普通对象，并不是代理类生成的对象，所以说我们在调用a方法的时候是以普通对象调用而不是代理对象，不是代理对象的话就不会去判断是否加了事务注解等等切面操作，就直接走方法里面的内容，所以这个时候注解就失效了。

修改方法：将方法独立出来变成一个新的类，然后调用该方法走的就是代理对象。或者直接在原来的类中自己注入自己

（用@Autowired注解自己本身）。

总结：思考方法上的事务注解有没有用，就去看这个方法被调用的时候是不是代理对象，只有代理对象才会走事务。

5、异常被 catch“吃了”导致@Transactional失效

spring的事务是在调用业务方法之前开始的，业务方法执行完毕之后才执行commit or rollback，事务是否执行取决于是否抛出runtime异常。如果抛出runtime exception 并在你的业务方法中没有catch到的话，事务会回滚。

6、数据库引擎不支持事务

这种情况出现的概率并不高，事务能否生效数据库引擎是否支持事务是关键。常用的MySQL数据库默认使用支持事务的innodb引擎。一旦数据库引擎切换成不支持事务的myisam，那事务就从根本上失效了。

7、多线程调用（多数据源？）

spring的事务是通过数据库连接来实现的。当前线程中保存了一个map，**key是数据源，value是数据库连接。**同一个事务，其实是指同一个数据库连接，只有拥有同一个数据库连接才能同时提交和回滚。如果在不同的线程，拿到的数据库连接肯定是不一样的，所以是不同的事务。多数据源情况下造成的事务失效可能也有这个原因。

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