Spring 事務原理詳解
事務(Transaction)是訪問並可能更新資料庫中各種資料項的一個程式執行單元(unit)。
特點
事務是恢復和併發控制的基本單位。
事務應該具有4個屬性：原子性、一致性、隔離性、持續性。這四個屬性通常稱為ACID特性。
原子性（atomicity）。一個事務是一個不可分割的工作單位，事務中包括的諸操作要麼都做，要麼都不做。
一致性（consistency）。事務必須是使資料庫從一個一致性狀態變到另一個一致性狀態。一致性與原子性是密切相關的。
隔離性（isolation）。一個事務的執行不能被其他事務干擾。即一個事務內部的操作及使用的資料對併發的其他事務是隔離的，併發執行的各個事務之間不能互相干擾。
永續性（durability）。持續性也稱永久性（permanence），指一個事務一旦提交，它對資料庫中資料的改變就應該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應該對其有任何影響。
資料庫的插入操作：資料庫中的臨時表實在記憶體中存在的，臨時表對於增刪改都是一樣的。臨時表是單例的
1.先把要插入的資料放入臨時表。
2.將臨時表中的資料插入實際表中去。
3.如果沒問題就複製一份兒到實際表中，並將臨時表中的資料刪除。
4.如果有問題，返回錯誤資訊，臨時表清空。
5.
刪除：
1.資料庫執行del語句的時候，先執行一次查詢操作將要刪除的資料
2.將要刪除的資料放到臨時表中，並且把要刪除的記錄鎖定
3.執行刪除，如果出現錯誤，原來的資料原封不動。清空臨時表中的本次要刪除的記錄，返回錯誤碼
4.如果執行成功，真正的刪除原始表中的資料，返回影響行數
更新
1.資料庫執行update語句的時候，先執行一次查詢操作將要更新的資料
2.將要更新的資料放到臨時表中，並且把要更新的記錄鎖定
3.執行更新，如果出現錯誤，原來的資料原封不動。清空臨時表中的本次要更新的記錄，返回錯誤碼
4.如果執行成功，去原始表中的更新資料，返回影響行數
相當於提供了一個後悔的機會
事務的基本原理
Spring事務的本質其實就是資料庫對事務的支援，沒有資料庫的事務支援，spring是無法提供事務功能的。對於純JDBC操作資料庫，想要用到事務，可以按照以下步驟進行：
1、獲取連線 Connection con = DriverManager.getConnection()
2、開啟事務con.setAutoCommit(true/false);
3、執行CRUD
4、提交事務/回滾事務 con.commit() / con.rollback();
5、關閉連線 conn.close();
使用Spring的事務管理功能後，我們可以不再寫步驟 2 和 4 的程式碼，而是由Spirng 自動完成。那麼Spring是如何在我們書寫的 CRUD 之前和之後開啟事務和關閉事務的呢？解決這個問題，也就可以從整體上理解Spring的事務管理實現原理了。下面簡單地介紹下，註解方式為例子
1、配置檔案開啟註解驅動，在相關的類和方法上通過註解@Transactional標識。
2、spring 在啟動的時候會去解析生成相關的bean，這時候會檢視擁有相關注解的類和方法，並且為這些類和方法生成代理，並根據@Transaction的相關引數進行相關配置注入，這樣就在代理中為我們把相關的事務處理掉了（開啟正常提交事務，異常回滾事務）。
3、真正的資料庫層的事務提交和回滾是通過binlog或者redo log實現的。
Spring 事務的傳播屬性
所謂spring事務的傳播屬性，就是定義在存在多個事務同時存在的時候，spring應該如何處理這些事務的行為。這些屬性在TransactionDefinition中定義，具體常量的解釋見下文：
PROPAGATION_REQUIRED : 支援當前事務，如果當前沒有事務，就新建一個事務。這是最常見的選擇，也是 Spring 預設的事務的傳播。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW : 新建事務，如果當前存在事務，把當前事務掛起。新建的事務將和被掛起的事務沒有任何關係，是兩個獨立的事務，外層事務失敗回滾之後，不能回滾內層事務執行的結果，內層事務失敗丟擲異常，外層事務捕獲，也可以不處理回滾操作
PROPAGATION_SUPPORTS : 支援當前事務，如果當前沒有事務，就以非事務方式執行。
PROPAGATION_MANDATORY : 支援當前事務，如果當前沒有事務，就丟擲異常。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED : 以非事務方式執行操作，如果當前存在事務，就把當前事務掛起。
PROPAGATION_NEVER : 以非事務方式執行，如果當前存在事務，則丟擲異常。
PROPAGATION_NESTED : 如果一個活動的事務存在，則執行在一個巢狀的事務中。如果沒有活動事務，則按REQUIRED屬性執行。它使用了一個單獨的事務，這個事務擁有多個可以回滾的儲存點。內部事務的回滾不會對外部事務造成影響。它只對DataSourceTransactionManager事務管理器起效。
資料庫隔離級別
| 隔離級別 | 隔離級別的值 | 導致的問題 |
| Read-Uncommitted | 0 | 導致髒讀 |
| Read-Committed | 1 | 避免髒讀，允許不可重複讀和幻讀 |
| Repeatable-Read | 2 | 避免髒讀，不可重複讀，允許幻讀 |
| Serializable | 3 | 序列化讀，事物只能一個一個執行，避免了髒讀、不可重複讀、幻讀。執行效率慢，使用時謹慎 |
髒讀：一事務對資料進行了增刪改，但未提交，另一事務可以讀取到未提交的資料。如果第一個事務這時候回滾了，那麼第二個事務就讀到了髒資料。
不可重複讀：一個事務中發生了兩次讀操作，第一次讀操作和第二次操作之間，另外一個事務對資料進行了修改，這時候兩次讀取的資料是不一致的。
幻讀：第一個事務對一定範圍的資料進行了批量修改，第二個事務在這個範圍增加一條資料，這時候第一個事務就會丟失對新增資料的修改。
總結：
隔離級別越高，越能保證資料的完整性和一致性，但是對併發效能的影響也越大。
大多數的資料庫預設隔離級別為 Read Commited,比如 SqlServer、Oracle。
少數資料庫預設隔離級別為：Repeatable Read 比如：Mysql InnoDB
Spring事務的隔離級別
1. ISOLATION_DEFAULT： 這是一個PlatfromTransactionManager預設的隔離級別，使用資料庫預設的事務隔離級別.
另外四個與JDBC的隔離級別相對應
2. ISOLATION_READ_UNCOMMITTED： 這是事務最低的隔離級別，它充許令外一個事務可以看到這個事務未提交的資料。
這種隔離級別會產生髒讀，不可重複讀和幻像讀。
3. ISOLATION_READ_COMMITTED： 保證一個事務修改的資料提交後才能被另外一個事務讀取。另外一個事務不能讀取該事務未提交的資料
4. ISOLATION_REPEATABLE_READ： 這種事務隔離級別可以防止髒讀，不可重複讀。但是可能出現幻像讀。
它除了保證一個事務不能讀取另一個事務未提交的資料外，還保證了避免下面的情況產生(不可重複讀)。
5. ISOLATION_SERIALIZABLE 這是花費最高代價但是最可靠的事務隔離級別。事務被處理為順序執行。
除了防止髒讀，不可重複讀外，還避免了幻像讀。
事務的巢狀
通過上面的理論知識的鋪墊，我們大致知道了資料庫事務和spring事務的一些屬性和特點，接下來我們通過分析一些巢狀事務的場景，來深入理解spring事務傳播的機制。
假設外層事務 Service A 的 Method A() 呼叫 內層Service B 的 Method B()
PROPAGATION_REQUIRED(spring 預設)
如果ServiceB.methodB() 的事務級別定義為 PROPAGATION_REQUIRED，那麼執行 ServiceA.methodA() 的時候spring已經起了事務，這時呼叫 ServiceB.methodB()，ServiceB.methodB() 看到自己已經執行在 ServiceA.methodA() 的事務內部，就不再起新的事務。
假如 ServiceB.methodB() 執行的時候發現自己沒有在事務中，他就會為自己分配一個事務。
這樣，在 ServiceA.methodA() 或者在 ServiceB.methodB() 內的任何地方出現異常，事務都會被回滾。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW
比如我們設計 ServiceA.methodA() 的事務級別為 PROPAGATION_REQUIRED，ServiceB.methodB() 的事務級別為 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。
那麼當執行到 ServiceB.methodB() 的時候，ServiceA.methodA() 所在的事務就會掛起，ServiceB.methodB() 會起一個新的事務，等待 ServiceB.methodB() 的事務完成以後，它才繼續執行。
他與 PROPAGATION_REQUIRED 的事務區別在於事務的回滾程度了。因為 ServiceB.methodB() 是新起一個事務，那麼就是存在兩個不同的事務。如果 ServiceB.methodB() 已經提交，那麼 ServiceA.methodA() 失敗回滾，ServiceB.methodB() 是不會回滾的。如果 ServiceB.methodB() 失敗回滾，如果他丟擲的異常被 ServiceA.methodA() 捕獲，ServiceA.methodA() 事務仍然可能提交(主要看B丟擲的異常是不是A會回滾的異常)。
PROPAGATION_SUPPORTS
假設ServiceB.methodB() 的事務級別為 PROPAGATION_SUPPORTS，那麼當執行到ServiceB.methodB()時，如果發現ServiceA.methodA()已經開啟了一個事務，則加入當前的事務，如果發現ServiceA.methodA()沒有開啟事務，則自己也不開啟事務。這種時候，內部方法的事務性完全依賴於最外層的事務。
PROPAGATION_NESTED
現在的情況就變得比較複雜了, ServiceB.methodB() 的事務屬性被配置為 PROPAGATION_NESTED, 此時兩者之間又將如何協作呢? ServiceB#methodB 如果 rollback, 那麼內部事務(即 ServiceB#methodB) 將回滾到它執行前的 SavePoint 而外部事務(即 ServiceA#methodA) 可以有以下兩種處理方式:
a、捕獲異常，執行異常分支邏輯
void methodA() {
try {
ServiceB.methodB();
} catch (SomeException) {
// 執行其他業務, 如 ServiceC.methodC();
}
}
這種方式也是巢狀事務最有價值的地方, 它起到了分支執行的效果, 如果 ServiceB.methodB 失敗, 那麼執行 ServiceC.methodC(), 而 ServiceB.methodB 已經回滾到它執行之前的 SavePoint, 所以不會產生髒資料(相當於此方法從未執行過), 這種特性可以用在某些特殊的業務中, 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都沒有辦法做到這一點。
b、 外部事務回滾/提交 程式碼不做任何修改, 那麼如果內部事務(ServiceB#methodB) rollback, 那麼首先 ServiceB.methodB 回滾到它執行之前的 SavePoint(在任何情況下都會如此), 外部事務(即 ServiceA#methodA) 將根據具體的配置決定自己是 commit 還是 rollback
另外三種事務傳播屬性基本用不到，在此不做分析。
spring 事務原始碼分析
分析原始碼之前先看一張圖
緊接著,我們來看一看spring事務是如何配置的,找找程式的入口到底在哪裡。通常來說我們都是這樣子來配置spring宣告式事物的。
<aop:aspectj-autoproxy proxy-target-class="true"/>
<!--
1、資料來源：不管是哪個廠商都要是實現DataSource介面，拿到實際上就是包含了Connection物件
2、使用Spring給我們提供的工具類TransactionMagager 事務管理器，來管理所有的 事務操作(肯定要拿到連線物件)
-->
<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
<property name="dataSource" ref="dataSource"/>
</bean>
<tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager"/>
<!-- 3、利用切面程式設計來實現對某一類方法進行事務統一管理(宣告式事務) -->
<!-- 屬於AOP中的東西，比較熟悉了的 -->
<!-- <aop:config>
<aop:pointcut expression="execution(public * com.gupaoedu.vip..*.service..*Service.*(..))" id="transactionPointcut"/>
<aop:advisor pointcut-ref="transactionPointcut" advice-ref="transactionAdvice"/>
</aop:config> -->
<!-- 4、配置通知規則 -->
<!-- Transaction tx :NameSpace -->
<!-- <tx:advice id="transactionAdvice" transaction-manager="transactionManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException" timeout="-1"/>
<tx:method name="remove*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
<tx:method name="modify*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
<tx:method name="transfer*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception"/>
<tx:method name="login" propagation="REQUIRED"/>
<tx:method name="query*" read-only="true"/>
</tx:attributes>
</tx:advice> -->
以上的配置相信很多人已經很熟悉了，在此不贅述。而是具體分析一下原理。
先來分析<tx:advice>...</tx:advice>。
tx是TransactionNameSpace。對應的是handler是TxNamespaceHandler這個類的init方法：
public void init() {
registerBeanDefinitionParser("advice", new TxAdviceBeanDefinitionParser());
registerBeanDefinitionParser("annotation-driven", new AnnotationDrivenBeanDefinitionParser());
registerBeanDefinitionParser("jta-transaction-manager", new JtaTransactionManagerBeanDefinitionParser());
} 這個方法是在DefaultNamespaceHandlerResolver的resolve中呼叫的。在為對應的標籤尋找namespacehandler的時候，呼叫這個resolve方法。resolve方法先尋找namespaceUri對應的namespacehandler,如果找到了就先呼叫Init方法。 OK.我們的<tx:advice>對應的解析器也註冊了，那就是上面程式碼裡面的。現在這個parser的parse方法在NamespaceHandlerSupport的parse方法中被呼叫了，下面我們來看看這個TxAdviceBeanDefinitionParser的parse方法吧，這個方法在TxAdviceBeanDefinitionParser的祖父類AbstractBeanDefinitionParser中：
public final BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
//注意這一行
AbstractBeanDefinition definition = parseInternal(element, parserContext);
if (definition != null && !parserContext.isNested()) {
try {
String id = resolveId(element, definition, parserContext);
if (!StringUtils.hasText(id)) {
parserContext.getReaderContext().error(
"Id is required for element '" + parserContext.getDelegate().getLocalName(element)
+ "' when used as a top-level tag", element);
}
String[] aliases = new String[0];
String name = element.getAttribute(NAME_ATTRIBUTE);
if (StringUtils.hasLength(name)) {
aliases = StringUtils.trimArrayElements(StringUtils.commaDelimitedListToStringArray(name));
}
BeanDefinitionHolder holder = new BeanDefinitionHolder(definition, id, aliases);
registerBeanDefinition(holder, parserContext.getRegistry());
if (shouldFireEvents()) {
BeanComponentDefinition componentDefinition = new BeanComponentDefinition(holder);
postProcessComponentDefinition(componentDefinition);
parserContext.registerComponent(componentDefinition);
}
}
catch (BeanDefinitionStoreException ex) {
parserContext.getReaderContext().error(ex.getMessage(), element);
return null;
}
}
return definition;
} 這個parseInternal是在TxAdviceBeanDefinitionParser的父類AbstractSingleBeanDefinitionParser中實現的，程式碼如下：
@Override
protected final AbstractBeanDefinition parseInternal(Element element, ParserContext parserContext) {
BeanDefinitionBuilder builder = BeanDefinitionBuilder.genericBeanDefinition();
String parentName = getParentName(element);
if (parentName != null) {
builder.getRawBeanDefinition().setParentName(parentName);
}
Class beanClass = getBeanClass(element);
if (beanClass != null) {
builder.getRawBeanDefinition().setBeanClass(beanClass);
}
else {
String beanClassName = getBeanClassName(element);
if (beanClassName != null) {
builder.getRawBeanDefinition().setBeanClassName(beanClassName);
}
}
builder.getRawBeanDefinition().setSource(parserContext.extractSource(element));
if (parserContext.isNested()) {
// Inner bean definition must receive same scope as containing bean.
builder.setScope(parserContext.getContainingBeanDefinition().getScope());
}
if (parserContext.isDefaultLazyInit()) {
// Default-lazy-init applies to custom bean definitions as well.
builder.setLazyInit(true);
}
doParse(element, parserContext, builder);
return builder.getBeanDefinition();
} getBeanClass是在TxAdviceBeanDefinitionParser中實現的，很簡單:
@Override
protected Class getBeanClass(Element element) {
return TransactionInterceptor.class;
} 至此，這個標籤解析的流程已經基本清晰了。那就是：解析除了一個以TransactionInerceptor為classname的beandefinition並且註冊這個bean。剩下來要看的，就是這個TranscationInterceptor到底是什麼？
看看這個類的介面定義，就明白了：
public class TransactionInterceptor extends TransactionAspectSupport implements MethodInterceptor, Serializable這根本就是一個spring AOP的advice嘛！現在明白為什麼事務的配置能通過aop產生作用了吧？
public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {
// Work out the target class: may be {@code null}.
// The TransactionAttributeSource should be passed the target class
// as well as the method, which may be from an interface.
Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);
// Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, new InvocationCallback() {
public Object proceedWithInvocation() throws Throwable {
return invocation.proceed();
}
});
}
protected Object invokeWithinTransaction(Method method, Class targetClass, final InvocationCallback invocation)
throws Throwable {
// If the transaction attribute is null, the method is non-transactional.
final TransactionAttribute txAttr = getTransactionAttributeSource().getTransactionAttribute(method, targetClass);
final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass);
if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
// Standard transaction demarcation with getTransaction and commit/rollback calls.
TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
Object retVal = null;
try {
// This is an around advice: Invoke the next interceptor in the chain.
// This will normally result in a target object being invoked.
retVal = invocation.proceedWithInvocation();
}
catch (Throwable ex) {
// target invocation exception
completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
throw ex;
}
finally {
cleanupTransactionInfo(txInfo);
}
commitTransactionAfterReturning(txInfo);
return retVal;
}
else {
// It's a CallbackPreferringPlatformTransactionManager: pass a TransactionCallback in.
try {
Object result = ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) tm).execute(txAttr,
new TransactionCallback<Object>() {
public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {
TransactionInfo txInfo = prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status);
try {
return invocation.proceedWithInvocation();
}
catch (Throwable ex) {
if (txAttr.rollbackOn(ex)) {
// A RuntimeException: will lead to a rollback.
if (ex instanceof RuntimeException) {
throw (RuntimeException) ex;
}
else {
throw new ThrowableHolderException(ex);
}
}
else {
// A normal return value: will lead to a commit.
return new ThrowableHolder(ex);
}
}
finally {
cleanupTransactionInfo(txInfo);
}
}
});
// Check result: It might indicate a Throwable to rethrow.
if (result instanceof ThrowableHolder) {
throw ((ThrowableHolder) result).getThrowable();
}
else {
return result;
}
}
catch (ThrowableHolderException ex) {
throw ex.getCause();
}
}
}
接下來我們看看DateSourceTransactionManager是如何工作的
doGetTransaction（）//從threadLocal中獲取一個connect（相互獨立的）
doBegin（）//開啟事務
if (con.getAutoCommit()) {//判斷是否為自動提交，如果是設定為非自動提交
txObject.setMustRestoreAutoCommit(true);
if (logger.isDebugEnabled()) {
logger.debug("Switching JDBC Connection [" + con + "] to manual commit");
}
con.setAutoCommit(false);
}//執行業務邏輯
//根據業務邏輯執行的結果來判斷是否提交還會回滾
//doCommit() 提交
//doRollback（） 回滾
總結：
1、什麼是事務
一個整體的執行邏輯單元，只有兩個結果，要麼全失敗，要麼全成功。
2、事務的特性
原子性、隔離性、一致性、永續性。
3、事務的基本原理
從資料庫角度來說，就是提供了一種後悔機制(程式碼寫錯了，可以SVN、Git)
用臨時表才實現後悔
將資料操作先在臨時表中完成，完成過程中如果說沒有出現任何問題，就將資料同步(剪下)到實際的資料表中，並返回影響行數。
將資料操作先在臨時表中完成，完成過程中一旦出現錯誤，就將臨時表中滿足條件的資料清掉，並返回錯誤碼。
如果要相對一個數據表的資料進行清空(千萬別用delete from ，這種情況，一定就是鎖表)
加入 where條件，就是行鎖。
4、Spring的事務配置
AOP配置，配置哪些方法需要加事務。
宣告式事務配置，事務的傳播屬性、隔離級別、回滾的條件。
5、原始碼
通過解析配置檔案，得到TransactionDefinition，實際上就是AOP中的MethodInterceptor(方法代理)
就可以在滿足條件的方法呼叫之前和呼叫之後加一些東西。
PlatformTransactionManger中的方法
getTransaction 呼叫了 TransactonSynchronizationManager 類的getResource()
從ThreadLocal裡面取值，Map<key:DataSource,Value:ConnectionHolder(相當於獲取一個連線物件(Connection))>；
conn.setAutoCommit(false);
Commit conn.commit();
Rollback conn.rollback();