總結Spring中事務的使用、抽象機制及模擬Spring事務實現

本篇內容介紹了“總結Spring中事務的使用、抽象機制及模擬Spring事務實現”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

本文大綱如下：

Spring事務應用大綱

編程式事務

Spring提供了兩種編程式事務管理的方法

•  使用 TransactionTemplate 或者 TransactionalOperator.

•  直接實現TransactionManager接口

如果是使用的是命令式編程，Spring推薦使用TransactionTemplate 來完成編程式事務管理，如果是響應式編程，那么使用TransactionalOperator更加合適。

TransactionTemplate

使用示例（我這里直接用的官網提供的例子了）

public class SimpleService implements Service {      private final TransactionTemplate transactionTemplate;       // 使用構造對transactionTemplate進行初始化      // 需要提供一個transactionManager      public SimpleService(PlatformTransactionManager transactionManager) {          this.transactionTemplate = new TransactionTemplate(transactionManager);      }      public Object someServiceMethod() {          return transactionTemplate.execute(new TransactionCallback() {              public Object doInTransaction(TransactionStatus status) {                  // 這里實現自己的相關業務邏輯                  updateOperation1();                  return resultOfUpdateOperation2();              }          });      }  }

在上面的例子中，我們顯示的使用了TransactionTemplate來完成事務管理，通過實現TransactionCallback接口并在其doInTransaction方法中完成了我們對業務的處理。我們可以大概看下TransactionTemplate的execute方法的實現：

public <T> T execute(TransactionCallback<T> action) throws TransactionException {   Assert.state(this.transactionManager != null, "No PlatformTransactionManager set");   if (this.transactionManager instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager) {    return ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) this.transactionManager).execute(this, action);   }   else {             // 1.通過事務管理器開啟事務    TransactionStatus status = this.transactionManager.getTransaction(this);    T result;    try {                 // 2.執行傳入的業務邏輯     result = action.doInTransaction(status);    }    catch (RuntimeException | Error ex) {     // 3.出現異常，進行回滾     rollbackOnException(status, ex);     throw ex;    }    catch (Throwable ex) {     // 3.出現異常，進行回滾     rollbackOnException(status, ex);     throw new UndeclaredThrowableException(ex, "TransactionCallback threw undeclared checked exception");    }             // 4.正常執行完成的話，提交事務    this.transactionManager.commit(status);    return result;   }  }

這些方法具體的實現我們暫且不看，后續進行源碼分析時都會詳細介紹，之所以將這個代碼貼出來是讓大家更好的理解TransactionTemplate的工作機制：實際上就是通過一個TransactionCallback封裝了業務邏輯，然后TransactionTemplate會在事務的上下文中調用。

在上面的例子中doInTransaction是有返回值的，而實際上有時候并不需要返回值，這種情況下，我們可以使用TransactionCallbackWithoutResult提代TransactionCallback。

transactionTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {      protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus status) {          updateOperation1();          updateOperation2();      }  });

?實際上我們還可以通過TransactionTemplate指定事務的屬性，例如隔離級別、超時時間、傳播行為等等

TransactionTemplate是線程安全的，我們可以全局配置一個TransactionTemplate，然后所有的類都共享這個TransactionTemplate。但是，如果某個類需要特殊的事務配置，例如需要定制隔離級別，那么我們就有必要去創建不同的TransactionTemplate。?

TransactionOperator

?TransactionOperator適用于響應式編程的情況，這里就不做詳細介紹了?

TransactionManager

實際上TransactionTemplate內部也是使用TransactionManager來完成事務管理的，我們之前也看過它的execute方法的實現了，其實內部就是調用了TransactionManager的方法，實際上就是分為這么幾步

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2.  開啟事務

3.  執行業務邏輯

4.  出現異常進行回滾

5.  正常執行則提交事務

這里我還是直接用官網給出的例子

// 定義事務  DefaultTransactionDefinition def = new DefaultTransactionDefinition();  def.setName("SomeTxName");  def.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED);  // txManager，事務管理器  // 通過事務管理器開啟一個事務  TransactionStatus status = txManager.getTransaction(def);  try {      // 完成自己的業務邏輯  }  catch (MyException ex) {      // 出現異常，進行回滾      txManager.rollback(status);      throw ex;  }  // 正常執行完成，提交事務  txManager.commit(status);

我們在后邊的源碼分析中其實重點分析的也就是TransactionManager的源碼。

申明式事務

在對編程式事務有一定了解之后我們會發現，編程式事務存在下面幾個問題：

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2.  「我們的業務代碼跟事務管理的代碼混雜在一起」。

3.  「每個需要事務管理的地方都需要寫重復的代碼」

如何解決呢？這就要用到申明式事務了，實現申明式事務一般有兩種方式

•  基于XML配置

•  基于注解

申明式事務事務的實現原理如下（圖片來源于官網）：

實現原理

「實際上就是結合了APO自動代理跟事務相關API」。通過開啟AOP自動代理并向容器中注冊了事務需要的通知（Transaction Advisor），在Transaction Advisor調用了事務相關API，其實內部也是調用了TransactionManager的方法。

基于XML配置這種方式就不講了，筆者近兩年時間沒用過XML配置，我們主要就看看通過注解方式來實現申明式事務。主要涉及到兩個核心注解

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2.  @EnableTransactionManagement

3.  @Transactional

@EnableTransactionManagement這個注解主要有兩個作用，其一是，開啟AOP自動代理，其二是，添加事務需要用到的通知（Transaction Advisor），如果你對AOP有一定了解的話那你應該知道一個Advisor實際上就是一個綁定了切點（Pointcut）的通知（Advice）,通過@EnableTransactionManagement這個注解導入的Advisor所綁定的切點就是通過@Transactional來定義的。

申明式事務的例子我這里就省去了，我相信沒幾個人不會用吧.....

Spring對事務的抽象

Spring事務抽象的關鍵就是事務策略的概念，事務策略是通過TransactionManager接口定義的。TransactionManager本身只是一個標記接口，它有兩個直接子接口

1. 鴻蒙官方戰略合作共建——HarmonyOS技術社區

2.  ReactiveTransactionManager，這個接口主要用于在響應式編程模型下，不是我們要討論的重點

3.  PlatformTransactionManager，命令式編程模型下我們使用這個接口。

?關于響應式跟命令式編程都可以單獨寫一篇文章了，本文重點不是討論這兩種編程模型，可以認為平常我們使用的都是命令式編程?

PlatformTransactionManager

PlatformTransactionManager接口定義

public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {   // 開啟事務      TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException;      // 提交事務      void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;      // 回滾事務      void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;  }

PlatformTransactionManager是命令式編程模型下Spring事務機制的中心接口，定義了完成一個事務必須的三個步驟，也就是說定義了事務實現的規范

•  開啟事務

•  提交事務

•  回滾事務

通常來說，我們不會直接實現這個接口，而是通過繼承AbstractPlatformTransactionManager，這個類是一個抽象類，主要用作事務管理的模板，這個抽象類已經實現了事務的傳播行為以及跟事務相關的同步管理。

回頭看接口中定義的三個方法，首先是開啟事務的方法，從方法簽名上來看，其作用就是通過一個TransactionDefinition來獲取一個TransactionStatus類型的對象。為了更好的理解Spring中事務的抽象我們有必要了解下這兩個接口

TransactionDefinition

接口定義如下：

public interface TransactionDefinition {       // 定義了7中事務的傳播機制   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;      // 4種隔離級別，-1代表的是使用數據庫默認的隔離級別      // 比如在MySQL下，使用的就是ISOLATION_REPEATABLE_READ（可重復讀）   int ISOLATION_DEFAULT = -1;   int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = 1;     int ISOLATION_READ_COMMITTED = 2;    int ISOLATION_REPEATABLE_READ = 4;    int ISOLATION_SERIALIZABLE = 8;         // 事務的超時時間，默認不限制時間   int TIMEOUT_DEFAULT = -1;      // 提供了對上面三個屬性的get方法   default int getPropagationBehavior() {    return PROPAGATION_REQUIRED;   }   default int getIsolationLevel() {    return ISOLATION_DEFAULT;   }   default int getTimeout() {    return TIMEOUT_DEFAULT;   }      // 事務是否是只讀的，默認不是   default boolean isReadOnly() {    return false;   }        // 事務的名稱   @Nullable   default String getName() {    return null;   }        // 返回一個只讀的TransactionDefinition      // 只對屬性提供了getter方法，所有屬性都是接口中定義的默認值   static TransactionDefinition withDefaults() {    return StaticTransactionDefinition.INSTANCE;   }  }

從這個接口的名字上我們也能知道，它的主要完成了對事務定義的抽象，這些定義有些是數據庫層面本身就有的，例如隔離級別、是否只讀、超時時間、名稱。也有些是Spring賦予的，例如事務的傳播機制。Spring中一共定義了7種事務的傳播機制

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED：如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則創建一個新的事務。

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW：創建一個新的事務，如果當前存在事務，則把當前事務掛起。

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS：如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則以非事務的方式繼續運行。

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED：以非事務方式運行，如果當前存在事務，則把當前事務掛起。

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER：以非事務方式運行，如果當前存在事務，則拋出異常。

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY：如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則拋出異常。

•  TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED：如果當前存在事務，則創建一個事務作為當前事務的嵌套事務來運行；如果當前沒有事務，則該取值等價于TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED。

關于事務的傳播在源碼分析的文章中我會重點介紹，現在大家留個印象即可。

我們在使用申明式事務的時候，會通過@Transactional這個注解去申明某個方法需要進行事務管理，在@Transactional中可以定義事務的屬性，這些屬性實際上就會被封裝到一個TransactionDefinition中，當然封裝的時候肯定不是直接使用的接口，而是這個接口的一個實現類RuleBasedTransactionAttribute。RuleBasedTransactionAttribute，該類的繼承關系如下：

RuleBasedTransactionAttribute

•  DefaultTransactionDefinition，實現了TransactionDefinition，并為其中的定義的屬性提供了默認值   

// 默認的傳播機制為required,沒有事務新建一個事務      // 有事務的話加入當前事務      private int propagationBehavior = PROPAGATION_REQUIRED;      // 隔離級別跟數據庫默認的隔離級別一直      private int isolationLevel = ISOLATION_DEFAULT;      // 默認為-1，不設置超時時間      private int timeout = TIMEOUT_DEFAULT;      // 默認不是只讀的      private boolean readOnly = false;

•  TransactionAttribute，擴展了``DefaultTransactionDefinition`，新增了兩個事務的屬性   

// 用于指定事務使用的事務管理器的名稱      String getQualifier();      // 指定在出現哪種異常時才進行回滾      boolean rollbackOn(Throwable ex);

•  DefaultTransactionAttribute，繼承了DefaultTransactionDefinition,同時實現了TransactionAttribute接口，定義了默認的回滾異常 

// 拋出RuntimeException/Error才進行回滾    public boolean rollbackOn(Throwable ex) {        return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);    }

•  RuleBasedTransactionAttribute,@Transactional注解的rollbackFor等屬性就會被封裝到這個類中，允許程序員自己定義回滾的異常，如果沒有指定回滾的異常，默認「拋出RuntimeException/Error才進行回滾」

TransactionStatus

這個接口主要用于描述Spring事務的狀態，其繼承關系如下：

TransactionStatus

•  TransactionExecution，這個接口也是用于描述事務的狀態，TransactionStatus是在其上做的擴展，內部定義了以下幾個方法 

// 判斷當前事務是否是一個新的事務   // 不是一個新事務的話，那么需要加入到已經存在的事務中   boolean isNewTransaction();   // 事務是否被標記成RollbackOnly   // 如果被標記成了RollbackOnly，意味著事務只能被回滾   void setRollbackOnly();    boolean isRollbackOnly();   // 是否事務完成，回滾或提交都意味著事務完成了   boolean isCompleted();

•  SavepointManager，定義了管理保存點（Savepoint）的方法，隔離級別為NESTED時就是通過設置回滾點來實現的，內部定義了這么幾個方法   

// 創建保存點     Object createSavepoint() throws TransactionException;     // 回滾到指定保存點     void rollbackToSavepoint(Object savepoint) throws TransactionException;     // 移除回滾點     void releaseSavepoint(Object savepoint) throws TransactionException;

•  TransactionStatus，繼承了上面這些接口，額外提供了兩個方法   

//用于判斷當前事務是否設置了保存點     boolean hasSavepoint();    // 這個方法復寫了父接口Flushable中的方法     // 主要用于刷新會話     // 對于Hibernate/jpa而言就是調用了其session/entityManager的flush方法     void flush();

?小總結：通過上面的分析我們會發現，TransactionDefinition的主要作用是給出一份事務屬性的定義，然后事務管理器根據給出的定義來創建事務，TransactionStatus主要是用來描述創建后的事務的狀態?

在對TransactionDefinition跟TransactionStatus有一定了解后，我們再回到PlatformTransactionManager接口本身，PlatformTransactionManager作為事務管理器的基礎接口只是定義管理一個事務必須的三個方法：開啟事務，提交事務，回滾事務，接口僅僅是定義了規范而已，真正做事的還是要依賴它的實現類，所以我們來看看它的繼承關系

PlatformTransactionManager的實現類

PlatformTransactionManager

•  AbstractPlatformTransactionManager，Spring提供的一個事務管理的基類，提供了事務管理的模板，實現了Spring事務管理的一個標準流程

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2.  判斷當前是否已經存在一個事務

3.  應用合適的事務傳播行為

4.  在必要的時候掛起/恢復事務

5.  提交時檢查事務是否被標記成為rollback-only

6.  在回滾時做適當的修改（是執行真實的回滾/還是將事務標記成rollback-only）

觸發注冊的同步回調

在AbstractPlatformTransactionManager提供了四個常見的子類，其說明如下

關于事務管理器的詳細代碼分析放到下篇文章，本文對其有個大概了解即可。

Spring中事務的同步機制

Spring中事務相關的同步機制可以分為兩類

•  資源的同步

•  行為的同步

什么是資源的同步呢？在一個事務中我們往往會一次執行多個SQL（如果是單條的SQL實際上沒有必要開啟事務），為了保證事務所有的SQL都能夠使用一個數據庫連接，這個時候我們需要將數據庫連接跟事務進行同步，這個時候數據庫連接就是跟這個事務同步的一個資源。

那什么又是行為的同步呢？還是以數據庫連接為例子，在事務開啟之前我們需要先獲取一個數據庫連接，同樣的在事務提交時我們需要將連接關閉（不一定是真正的關閉，如果是連接池只是歸還到連接池中），這個時候關閉連接這個行為也需要跟事務進行同步

那么Spring是如何來管理同步的呢？同樣的，Spring也提供了一個同步管理器TransactionSynchronizationManager，這是一個抽象類，其中所有的方法都是靜態的，并且所有的方法都是圍繞它所申明的幾個靜態常量字段，如下：

// 這就是同步的資源，Spring就是使用這個完成了連接的同步  private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =      new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");  // TransactionSynchronization完成了行為的同步  // 關于TransactionSynchronization在后文進行分析  private static final ThreadLocal<Set<TransactionSynchronization>> synchronizations =      new NamedThreadLocal<>("Transaction synchronizations"); // 事務的名稱  private static final ThreadLocal<String> currentTransactionName =      new NamedThreadLocal<>("Current transaction name");  // 事務是否被標記成只讀  private static final ThreadLocal<Boolean> currentTransactionReadOnly =      new NamedThreadLocal<>("Current transaction read-only status"); // 事物的隔離級別  private static final ThreadLocal<Integer> currentTransactionIsolationLevel =      new NamedThreadLocal<>("Current transaction isolation level");  // 是否真實開啟了事務   private static final ThreadLocal<Boolean> actualTransactionActive =      new NamedThreadLocal<>("Actual transaction active");

可以看到所有的同步都是通過ThreadLocal實現的，對于ThreadLocal本文不做詳細分析，如果對ThreadLocal還不了解的同學也沒有關系，對于本文而言你只需要知道ThreadLocal能將資源跟當前線程綁定即可，例如ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources這個屬性就代表要將一個map綁定到當前線程，它提供了set跟get方法，分別用于將屬性綁定到線程上以及獲取線程上綁定的屬性。

上面的幾個變量中除了synchronizations之外其余的應該都很好理解，synchronizations中綁定的是一個TransactionSynchronization的集合，那么這個TransactionSynchronization有什么用呢？我們來看看它的接口定義

public interface TransactionSynchronization extends Flushable {   // 事務完成的狀態      // 0 提交      // 1 回滾      // 2 異常狀態，例如在事務執行時出現異常，然后回滾，回滾時又出現異常      // 就會被標記成狀態2   int STATUS_COMMITTED = 0;   int STATUS_ROLLED_BACK = 1;   int STATUS_UNKNOWN = 2;      // 我們綁定的這些TransactionSynchronization需要跟事務同步      // 1.如果事務掛起，我們需要將其掛起      // 2.如果事務恢復，我們需要將其恢復   default void suspend() {   }   default void resume() {   }   @Override   default void flush() {   }      // 在事務執行過程中，提供的一些回調方法   default void beforeCommit(boolean readOnly) {   }   default void beforeCompletion() {   }   default void afterCommit() {   }   default void afterCompletion(int status) {   }  }

可以看到這個接口就是定義了一些方法，這些個方法可以在事務達到不同階段后執行，可以認為定義了事務執行過程的一些回調行為，這就是我之前說的行為的同步。

模擬Spring事務的實現

本文的最后一部分希望大家模擬一下Spring事務的實現，我們利用現有的AOP來實現事務的管理。數據庫訪問我們直接使用jdbc，在模擬之前我們先明確兩點

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2.  切點應該如何定義？

3.  通知要實現什么功能？

我們先說第一個問題，因為是我們自己模擬，所以關于切點的定義我們就設置的盡量簡單一些，不妨就直接指定某個包下的所有類。對于第二個問題，我們也不做的過于復雜，在方法執行前開啟事務，在方法執行后提交事務并關閉連接，所以我們需要定義一個環繞通知。同時，我們也需要將連接跟事務同步，保證事務中的所有SQL共用一個事務是實現事務管理的必要條件?；诖?，我們開始編寫代碼

我們只需要引入Spring相關的依賴跟JDBC相關依賴即可，該項目僅僅是一個Spring環境下的Java項目，沒有Web依賴，也不是SpringBoot項目，項目結構如下：

POM文件:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>  <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"           xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"           xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">      <modelVersion>4.0.0</modelVersion>      <groupId>com.dmz.framework</groupId>      <artifactId>mybatis</artifactId>      <version>1.0-SNAPSHOT</version>     <dependencies>              <dependency>              <groupId>mysql</groupId>              <artifactId>mysql-connector-java</artifactId>              <version>8.0.15</version>          </dependency>                <dependency>              <groupId>org.springframework</groupId>              <artifactId>spring-context</artifactId>              <version>5.2.6.RELEASE</version>          </dependency>                <dependency>              <groupId>org.springframework</groupId>              <artifactId>spring-aop</artifactId>              <version>5.2.6.RELEASE</version>          </dependency>         <dependency>              <groupId>org.aspectj</groupId>              <artifactId>aspectjweaver</artifactId>              <version>1.9.5</version>          </dependency>      </dependencies>  </project>

配置類：

// 開啟AOP跟掃描組件即可  @EnableAspectJAutoProxy @ComponentScan("com.dmz.mybatis.tx_demo")  public class Config {  }

完成事務管理的核心類：

public class TransactionUtil {      public static final ThreadLocal<Connection> synchronousConnection =              new ThreadLocal<Connection>();      private TransactionUtil() {      }     public static Connection startTransaction() {          Connection connection = synchronousConnection.get();          if (connection == null) {              try {                  // 這里替換成你自己的連接地址即可                  connection = DriverManager                          .getConnection("jdbc:mysql://localhost:3306/test?serverTimezone=GMT%2B8", "root", "123");                  synchronousConnection.set(connection);                  connection.setAutoCommit(false);              } catch (SQLException e) {                  e.printStackTrace();              }          }          return connection;      }      public static int execute(String sql, Object... args) {          Connection connection = startTransaction();          try (PreparedStatement preparedStatement = connection.prepareStatement(sql)) {              if (args != null) {                  for (int i = 1; i < args.length + 1; i++) {                      preparedStatement.setObject(i, args[i - 1]);                  }              }              return preparedStatement.executeUpdate();          } catch (SQLException e) {              e.printStackTrace();          }          return 0;      }     public static void commit() {          try (Connection connection = synchronousConnection.get()) {              connection.commit();              synchronousConnection.remove();          } catch (SQLException e) {              e.printStackTrace();          }      }      public static void rollback() {          try (Connection connection = synchronousConnection.get()) {              connection.rollback();              synchronousConnection.remove();          } catch (SQLException e) {              e.printStackTrace();          }      }  }

實際需要事務管理的類

@Component  public class UserService {      public void saveUser() {          TransactionUtil.execute                  ("INSERT INTO `test`.`user`(`id`, `name`) VALUES (?, ?)", 100, "dmz");          // 測試回滾          // throw new RuntimeException();      }  }

切面：

@Component  @Aspect  public class TxAspect {      @Pointcut("execution(public * com.dmz.mybatis.tx_demo.service..*.*(..))")      private void pointcut() {      }      @Around("pointcut()")      public Object around(JoinPoint joinPoint) throws Throwable {          // 在方法執行前開啟事務          TransactionUtil.startTransaction();          // 執行業務邏輯          Object proceed = null;          try {              ProceedingJoinPoint method = (ProceedingJoinPoint) joinPoint;              proceed = method.proceed();          } catch (Throwable throwable) {              // 出現異常進行回滾              TransactionUtil.rollback();              return proceed;          }          // 方法執行完成后提交事務          TransactionUtil.commit();          return proceed;      }  }

用于測試的主函數：

public class Main {      public static void main(String[] args) {          AnnotationConfigApplicationContext ac =                  new AnnotationConfigApplicationContext(Config.class);          UserService userService = ac.getBean(UserService.class);          userService.saveUser();      }  }

具體的測試過程跟測試結果我就不放了，大家把代碼拷貝過去自行測試就好了

“總結Spring中事務的使用、抽象機制及模擬Spring事務實現”的內容就介紹到這里了，感謝大家的閱讀。如果想了解更多行業相關的知識可以關注億速云網站，小編將為大家輸出更多高質量的實用文章！