事务(Transaction)是访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。
特点:事务是恢复和并发控制的基本单位。事务应该具有4 个属性:原子性、一致性、隔离性、持久性。这四个属性通常称为ACID特性。
- 原子性(Automicity)。一个事务是一个不可分割的工作单位,事务中包括的诸操作要么都做,要么都不做。
- 一致性(Consistency)。事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相关的。
- 隔离性(Isolation)。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
- 持久性(Durability)。持久性也称永久性(Permanence),指一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。
这里放一个参考链接 【MySQL】事务与锁(一):详解数据库事务及并发时可能出现的问题…
1.Spring事务基本原理
Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持,没有数据库的事务支持,Spring是无法提供事务功能的。对于纯JDBC操作数据库,想要用到事务,可以按照以下步骤进行:
- 获取连接 Connection con = DriverManager.getConnection()
- 开启事务 con.setAutoCommit(true/false);
- 执行CRUD
- 提交事务/回滚事务 con.commit() / con.rollback();
- 关闭连接 conn.close();
Spring事务管理基于AOP来实现,主要是统一封装非功能性需求。
使用Spring的事务管理功能后,我们可以不再写步骤 2 和 4 的代码,而是由 Spring 自动完成。那么Spring是如何在我们书写的 CRUD 之前和之后开启事务和关闭事务的呢?解决这个问题,也就可以从整体上理解Spring的事务管理实现原理了。
比如我们使用的是注解的方式。首先要在配置文件开启注解驱动,然后在相关的类和方法上通过注解@Transactional标识。Spring 在启动的时候会去解析生成相关的bean,这时候会查看拥有相关注解的类和方法,并且为这些类和方法生成代理,并根据@Transaction的相关参数进行相关配置注入,这样就在代理中为我们把相关的事务处理掉了(开启正常提交事务,异常回滚事务)。
真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。
2.Spring事务三大接口
- PlatformTransactionManager: (平台)事务管理器
- 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
2.1 PlatformTransactionManager
Spring并不直接管理事务,而是提供了多种事务管理器 ,他们将事务管理的职责委托给Hibernate或者JTA等持久化机制所提供的相关平台框架的事务来实现。
Spring事务管理器的接口是:org.springframework.transaction.PlatformTransactionManage, 通过这个接口,Spring为各个平台如JDBC、Hibernate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。
public interface PlatformTransactionManager {
/**
*获取事物状态
*/
TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException;
/**
*事物提交
*/
void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;
/**
*事物回滚
*/
void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}
注:我们平常编程式使用的 TransactionTemplate 就是组合了 TransactionManager。
2.2 TransactionDefinition
TransactionDefinition 接口定义了事物属性。org.springframework.transaction.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、传播行为等等的常量。
下面只是列出了TransactionDefinition接口中的方法而没有给出接口中定义的常量,该接口中的常量信息会在后面依次介绍到
public interface TransactionDefinition {
/**
* 支持当前事物,若当前没有事物就创建一个事物
*/
int PROPAGATION_REQUIRED = 0;
/**
* 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
*/
int PROPAGATION_SUPPORTS = 1;
/**
* 如果当前存在事务,则加入该事务;如果当前没有事务,则抛出异常
*/
int PROPAGATION_MANDATORY = 2;
/**
* 创建一个新的事务,如果当前存在事务,则把当前事务挂起
*/
int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3;
/**
* 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则把当前事务挂起
*/
int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4;
/**
* 以非事务方式运行,如果当前存在事务,则抛出异常。
*/
int PROPAGATION_NEVER = 5;
/**
* 表示如果当前正有一个事务在运行中,则该方法应该运行在 一个嵌套的事务中,
* 被嵌套的事务可以独立于封装事务进行提交或者回滚(保存点),
* 如果封装事务不存在,行为就像 PROPAGATION_REQUIRES NEW
*/
int PROPAGATION_NESTED = 6;
/**
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
*/
int ISOLATION_DEFAULT = -1;
/**
*最低的隔离级别,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
*/
int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED;
/**
*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
*/
int ISOLATION_READ_COMMITTED = Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED;
/**
*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
*/ int ISOLATION_REPEATABLE_READ = Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ;
/**
* 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
*/
int ISOLATION_SERIALIZABLE = Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE;
/**
* 使用默认的超时时间
*/
int TIMEOUT_DEFAULT = -1;
/**
* 获取事物的传播行为
*/
int getPropagationBehavior();
/**
* 获取事物的隔离级别
*/
int getIsolationLevel();
/**
* 返回事物的超时时间
*/
int getTimeout();
/**
* 返回当前是否为只读事物
*/
boolean isReadOnly();
/**
* 获取事物的名称
*/
@Nullable String getName();
}
2.3 TransactionStatus
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。返回的 TransactionStatus 对象可能代表一个新的或已经存在的事务(如果在当前调用堆栈有一个符合条件的事物)
public interface TransactionStatus extends SavepointManager, Flushable {
/**
* 是否为新事物
*/
boolean isNewTransaction();
/**
* 是否有保存点
*/
boolean hasSavepoint();
/**
*设置为只回滚
*/
void setRollbackOnly();
/**
*是否为只回滚
*/
boolean isRollbackOnly();
/**
*属性
*/
@Override void flush();
/**
*判断当前事物是否已经完成
*/
boolean isCompleted();
}
3.Spring中的隔离级别
在数据库中有四种隔离级别
| 数据库隔离级别 | 导致的问题 |
|---|---|
| Read-Uncommitted | 导致脏读 |
| Read-Committed | 避免脏读,允许不可重复读和幻读 |
| Repeatable-Read | 避免脏读,不可重复读,允许幻读 |
| Serializable | 串行化读,事务只能一个一个执行,避免了脏读、不可重复读、幻读。执行效率慢,使用时慎重 |
隔离级别越高,越能保证数据的完整性和一致性,但是对并发性能的影响也越大。大多数的数据库默认隔离级别为 Read Commited,比如 SqlServer、Oracle少数数据库默认隔离级别为:Repeatable Read 比如: MySQL InnoDB。
下面是 Spring 的事务隔离级别
| Spring事务隔离级别 | 解释 |
|---|---|
| ISOLATION_DEFAULT | 这是个 PlatfromTransactionManager 默认的隔离级别,使用数据库默认的事务隔离级别。另外四个与 JDBC 的隔离级别相对应。 |
| ISOLATION_READ_UNCOMMITTED | 这是事务最低的隔离级别,它允许另外一个事务可以看到这个事务未提交的数据。这种隔离级别会产生脏读,不可重复读和幻像读 |
| ISOLATION_READ_COMMITTED | 保证一个事务修改的数据提交后才能被另外一个事务读取。另外一个事务不能读取该事务未提交的数据 |
| ISOLATION_REPEATABLE_READ | 这种事务隔离级别可以防止脏读,不可重复读。但是可能出现幻像读 |
| ISOLATION_SERIALIZABLE | 这是花费最高代价但是最可靠的事务隔离级别。事务被处理为顺序执行 |
4.Spring 事务的传播属性
所谓spring事务的传播属性,就是定义在存在多个事务同时存在的时候,spring应该如何处理这些事务的行为。这些属性在 TransactionDefinition 中定义,具体常量的解释见下表:
| 事务传播规则 | 解释 |
|---|---|
| PROPAGATION_REQUIRED | 支持当前事务,如果当前没有事务,就新建一个事务。这是最常见的选择,也是 Spring默认的事务的传播 |
| PROPAGATION_REQUIRES_NEW | 新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。新建的事务将和被挂起的事务没有任何关系,是两个独立的事务,外层事务失败回滚之后,不能回滚内层事务执行的结果,内层事务失败抛出异常,外层事务捕获,也可以不处理回滚操作 |
| PROPAGATION_SUPPORTS | 支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。 |
| PROPAGATION_MANDATORY | 支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。 |
| PROPAGATION_NOT_SUPPORTED | 以非事务方式执行操作,如果当前存在事务,就把当前事务挂起。 |
| PROPAGATION_NEVER | 以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。 |
| PROPAGATION_NESTED | 如果一个活动的事务存在,则运行在一个嵌套的事务中。如果没有活动事务,则按REQUIRED属性执行。它使用了一个单独的事务,这个事务拥有多个可以回滚的保存点。内部事务的回滚不会对外部事务造成影响。它只对DataSourceTransactionManager事务管理器起效。 |
接下来我们通过分析一些嵌套事务的场景,来深入理解Spring事务传播的机制。假设外层事务 Service A 的 MethodA() 调用内层ServiceB 的 MethodB()
public class ServiceA{
public void MethodA(){
ServiceB.MethodB();
}
}
4.1 PROPAGATION_REQUIRED(Spring 默认)
如果 ServiceB.MethodB() 的事务级别定义为 PROPAGATION_REQUIRED,那么执行 ServiceA.MethodA() 的时候Spring已经起了事务,这时调用 ServiceB.MethodB(),ServiceB.MethodB() 看到自己已经运行在 ServiceA.MethodA() 的事务内部,就不再起新的事务。
假如 ServiceB.MethodB() 运行的时候发现自己没有在事务中,他就会为自己分配一个事务。这样,在 ServiceA.MethodA() 或者在 ServiceB.MethodB() 内的任何地方出现异常,事务都会被回滚。
4.2 PROPAGATION_REQUIRES_NEW
比如我们设计 ServiceA.MethodA() 的事务级别为 PROPAGATION_REQUIRED,ServiceB.MethodB() 的事务级别为 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。那么当执行到 ServiceB.MethodB() 的时候,ServiceA.MethodA() 所在的事务就会挂起,ServiceB.MethodB() 会起一个新的事务,等待 ServiceB.MethodB() 的事务完成以后,它才继续执行。
他与 PROPAGATION_REQUIRED 的事务区别在于事务的回滚程度了。因为 ServiceB.MethodB() 是新起一个事务,那么就是存在两个不同的事务。如果 ServiceB.MethodB() 已经提交, 那么 ServiceA.MethodA() 失败回滚, ServiceB.MethodB() 是不会回滚的。如果 ServiceB.MethodB() 失败回滚,如果他抛出的异常被 ServiceA.MethodA() 捕获, ServiceA.MethodA() 事务仍然可能提交(主要看B抛出的异常是不是A会回滚的异常)。
4.3 PROPAGATION_SUPPORTS
假设ServiceB.MethodB() 的事务级别为 PROPAGATION_SUPPORTS,那么当执行到ServiceB.MethodB()时,如果发现ServiceA.MethodA()已经开启了一个事务,则加入当前的事务。如果发现ServiceA.MethodA()没有开启事务,则自己也不开启事务。这种时候,内部方法的事务性完全依赖于最外层的事务。
4.4 PROPAGATION_NESTED
现在的情况就变得比较复杂了, ServiceB.MethodB() 的事务属性被配置 为 PROPAGATION_NESTED, 此时两者之间又将如何协作呢?
ServiceB.MethodB() 如果 rollback, 那么内部事务(即 ServiceB.MethodB()) 将回滚到它执行前的 SavePoint,而外部事务(即 ServiceA.MethodA()) 可以有以下两种处理方式:捕获异常,执行异常分支逻辑
void MethodA() {
try {
ServiceB.MethodB();
} catch (SomeException) {
// 执行其他业务, 如 ServiceC.MethodC();
}
}
这种方式也是嵌套事务最有价值的地方, 它起到了分支执行的效果, 如果 ServiceB.MethodB()失败, 那么执行 ServiceC.MethodC(), 而 ServiceB.MethodB() 已经回滚到它执行之前的 SavePoint,所以不会产生脏数据(相当于此方法从未执行过),这种特性可以用在某些特殊的业务中 , 而 PROPAGATION_REQUIRED 和 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 都没有办法做到这一点。
外部事务回滚/提交 代码不做任何修改, 那么如果内部事务(ServiceB.MethodB()) rollback, 那么首先 ServiceB.MethodB() 回滚到它执行之前的 SavePoint(在任何情况下都会如此),外部事务(即 ServiceA.MethodA()) 将根据具体的配置决定自己是 commit 还是 rollback。
另外三种事务传播属性基本用不到,在此不做分析。






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