【Spring】事务（上）：三大接口、隔离级别、传播属性

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。

本文标题：【Spring】事务（上）：三大接口、隔离级别、传播属性

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作者授权：除特别说明外，本文由 toobug 原创编译并授权 TOOBUG信息安全网刊载发布。

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【Spring】事务（上）：三大接口、隔离级别、传播属性

1.Spring事务基本原理

2.Spring事务三大接口

2.1 PlatformTransactionManager

2.2 TransactionDefinition

2.3 TransactionStatus

3.Spring中的隔离级别

4.Spring 事务的传播属性

4.1 PROPAGATION_REQUIRED(Spring 默认)

4.2 PROPAGATION_REQUIRES_NEW

4.3 PROPAGATION_SUPPORTS

4.4 PROPAGATION_NESTED

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