【事务与锁】当Transactional遇上synchronized

事务与锁.jpg

前言

最近工作中遇到某些七七八八的问题，就是与事务和锁、并发都有着紧密联系相关的问题所在。主要情况是：通过调用方法获取编号，而这个编号是递增有序的，并且存在于数据库中，简单理解就是需要用到这种编号(以下称任务编号)，需要从数据库获取出来，在+1最为本次需要的编号，然后在存回数据库中，提供下次使用。直观来看是没得问题的，但是，可能在某次并发的时候出现编号相同，着属实很令人头疼，在经过领导的指导下是完美的解决了，接下来复盘一下。

问题回放

因为公司项目使用WQL作为持久层，但是我这次使用Mybatis-Plus，效果大差不差。新建springboot项目，基础创建不在赘述。主要创建一张简单的数据表，就一个id和number字段。之后用mp自动生成代码。

问题一

最外层加上Transactional注解，并且在对编码操作的方法也加了Transactional注解，为了防止并发问题，加了锁。此时模拟的问题是：在嵌套事务中，父事务延时提交导致获得到的数据出错。

1、代码与结果复现

直接在控制层中调用，这里会加上Transactional，并且一开始数据库数据为{"id":"1", "number":"460"}

@GetMapping("/t1")
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void getTest1() {
    String n = countNumService.getCount();
    System.out.println(" t1 : " + n);
    try {
        Thread.sleep(6000);
    } catch (InterruptedException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

@GetMapping("/t2")
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void getTest2() {
    String n = countNumService.getCount();
    System.out.println(" t2 : " + n);
    // 忽略其他的增删操作
}

对数据库获取操作的方法，加上Transactional与synchronized。

@Override
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public synchronized String getCount() {
    // 获取
    CountNum countNum = countNumMapper.selectById(1);

    countNum.setNumber(countNum.getNumber() + 1);
    // 修改
    countNumMapper.updateById(countNum);

    return countNum.getNumber().toString();
}

通过IDEA的插件RestServices(也可以用postman)测试，先请求/t1接口，这里会睡眠6s来模拟事务延时提交，在去请求/t2接口，可以看出得到的数据会是相同的。

2、原因分析

只有两个线程都能形成两个相同的code，仔细分析一下，假设synchronized锁是锁住的，那为什么会出现这样的问题呢？当t1线程访问getCount()方法，此时他拿到synchronized的锁，在进行获取数据并且+1操作后进行update操作，此时synchronized的锁已经被释放了，但是父事务却没有提交，也就是没有写回到数据库中，接下来t2线程过来了，也拿到了这把锁，又从数据库获取了数据，此时获得的是脏数据，最后就会导致出现了相同的code。

3、解决方法

这里是因为事务的先后提交导致，可以使用Transactional注解的配置来解决，使用@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)，每次都会启动一个新的事务，是Spring事务传播机制的一种级别，表示当前方法必须在自己的事务中运行，如果当前已经存在一个事务，则会挂起该事务，创建一个新的事务用于执行当前方法。当当前方法执行完成后，新事务被提交，原事务恢复执行。

问题二

此次测试是使用apache-jmeter-5.4.3测试工具来测试20次请求的并发情况（接口每次会创建100次，一共会又20*100次），在以上代码的条件下编写新的接口。

1、问题复现

以下是每次请求都会创建100个线程，getCount()除了使用propagation = Propagation.REQUIRES_NEW，其他不变。

@GetMapping("/t3")
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void getTest1() {
    for (int i = 0; i <100 ; i++) {
        new Thread(()->{
            String taskCode = countNumService.getCount();
            System.out.println("t1 " + Thread.currentThread().getName() + " code: " + taskCode);
        }).start();
    }
}

测试结果就会发现并发下出现了种种问题，会出现相同的code。

2、原因分析

这是由于父子事务嵌套，子事务与锁一起使用，导致了synchronized锁的失效。当我把事务去掉的时候，则就不会出现并发的问题。问题就是出在事务与synchronized锁的共同使用导致的，如果既要保证并发不出问题，又要保证在异常的时候需要回滚数据，在实际应用中，getCount()内部又其他对数据库的操作，因此需要事务来保证异常的回滚，也就是一定需要父子事务的嵌套，在这种情况下需要怎么做处理？首先先来了解事务Transactional与锁synchronized一同使用会带来什么问题。

事务Transactional与锁synchronized

事务Transactional与锁synchronized他们是两种不一样的机制，两种机制要是一起使用，可能会出现一些问题。

1、synchronized与Transactional区别

首先，synchronized锁是用来实现线程同步，防止多个线程同时访问共享资源导致的并发问题。而Transactional是Spring框架中用于管理事务的机制，用于保证多个操作的四个特性（原子性、一致性、隔离性和持久性）。

2、可能带来的问题

事务可能被锁定：如果在一个方法中使用synchronized锁定了某个共享资源，同时该方法又使用了Transactional来管理事务，那么其他线程在访问该方法时可能会被阻塞，因为事务被锁定了。
死锁问题：如果在多个线程中同时使用synchronized和Transactional，可能会导致死锁问题，因为synchronized锁定的资源可能被多个线程同时访问，而Transactional又会对这些操作进行管理，可能会导致事务的死锁。
性能问题：如果在一个高并发的系统中同时使用synchronized和Transactional，可能会导致性能问题，因为synchronized会导致线程阻塞，而Transactional又会增加事务的开销，从而影响系统的性能。

3、针对问题二的解决

可以将子事务中的锁移到父事务中，优化一下细粒度，就只对获取任务编码的这条语句进行上锁。

@GetMapping("/t4")
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void getTest4() {
    for (int i = 0; i <100 ; i++) {
        new Thread(()->{
            synchronized(CountNumController.class) {
                String taskCode = countNumService.getCount();
                System.out.println("t4 " + Thread.currentThread().getName() + " code: " + taskCode);
            }
        }).start();
    }
}

这样就能保证并发不出问题，也能保证将父子事务都存在。

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