Spring Transaction 源码解析

写在前面

  在分析 Spring AOP 源码之前,如果你对 Spring IOC、依赖注入(DI) 原理不是很清楚,建议您先了解一下:Spring IOC 源码解析Spring AOP 源码解析Spring 依赖注入(DI) 源码解析,这样或许会让你的思路更加清晰。在源码解析之前,我们先来介绍一下事务这个概念。

1.什么是事务?

  事务(Transaction),是指作为单个逻辑工作单元执行的一系列操作,要么完全地执行,要么完全地不执行。 事务处理可以确保除非事务性单元内的所有操作都成功完成,否则不会永久更新面向数据的资源。简单理解事务,即:当前操作要么全部成功,要么全部失败。这样可以简化错误恢复并使应用程序更加可靠。

Ⅰ.事务的四个特性(ACID)

  事务 4 大特性:原子性一致性隔离性持久性。通常称为 ACID 特性。

  1. 原子性(\color{red}{A}tomicity):指一个事务是一个不可分割的工作单元,事务中包括的所有操作要么都完成,要么都不完成。
  2. 一致性(\color{red}{C}onsistency):指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,是否一致性与原子性是密切相关的。(通常情况下,原子性一致性 都是在一起介绍的)
  3. 隔离性(\color{red}{I}solation):指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。
  4. 持久性(\color{red}{D}urability):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这些数据有任何影响。

  一致性这个概念不好理解,举个栗子。 eg:比如银行有2000块,A1000,B1000。A转账100给B,中间出现异常,也不会影响银行2000块这个总数的不一致,不会出现A:1100 、 B 1000 这种情况。

Ⅱ.数据库如何进行事务操作(以MySQL为例)

       事务操作,只针对数据库的 C(插入)U(更新)D(删除) 操作。因为R(查询)并不会涉及到数据的变动,所以查询操作不涉及到事务。此处以 插入删除 操作来介绍。

插入数据库事务操作.png

删除数据库事务操作.png

Ⅲ.事务操作流程

  1. 开启事务(open)
  2. 执行事务操作(execute)
  3. 成功:提交事务(自动提交:autocommit、手动提交)
    失败:回滚事务(rollback)
  4. 关闭事务(close)

  备注: 事务提交默认为自动提交。我们可以通过con.setAutoCommit(true/false);来设置。false即为手动提交。

2.Spring 事务介绍

  Spring 事务的本质其实就是数据库对事务的支持,没有数据库对事务的支持,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:

public static void main(String[] args){
    //1.获取连接
    Connection conn = DriverManager.getConnection();
    //2.开启事务(true为自动提交事务,false为手动提交事务)
    conn.setAutoCommit(true/false); 
    //3.执行CRUD操作
    CRUD operator
    //4.提交事务/回滚事务
    conn.commit() / conn.rollback();
    //5.关闭连接
    conn.close(); //关闭连接 
}

       使用 Spring 事务管理后,我们可以不再写步骤 2 和 4 的代码,而是由 Spirng 来帮我们自动完成。那么 Spring 是如何在我们书写的 CRUD 操作之前和之后开启事务和关闭事务的呢?(此处用到了 Spring AOP 机制:Spring AOP 源码解析)。下面就以 【注解方式】 为例来简单介绍 Spring 是如何帮我们来管理事务的。

  1. 配置文件开启注解驱动,在相关的类和方法上通过注解@Transactional 标识。
  2. Spring 在启动时会去解析@Transactional 标识,并生成相关的 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)

Ⅰ.Spring事务的配置方式

  Spring支持1.编程式事务管理以及2.声明式事务管理两种方式。编程式事务管理是侵入性事务管理,声明式事务管理建立在AOP之上。下面我们就用这两种方式,分别来简单配置。

1.编程式事务管理

<beans>
    <!--1.配置数据源(拿到Connection连接对象)-->
    <bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
        <property name="driverClassName" value="${jdbc.driverClass}" />
        <property name="url" value="${jdbc.jdbcUrl}" />
        <property name="username" value="${jdbc.user}" />
        <property name="password" value="${jdbc.password}" />
    </bean>

    <!-- 2.创建事务管理器 -->
    <bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
    </bean>

    <!-- 3.Spring事务是利用AOP实现的,利用切面编程来实现对某一类方法进行事务统一管理(声明式事务) -->
    <!-- expression表达式如何写,请参考:https://blog.csdn.net/lzb348110175/article/details/95517753 -->
    <aop:config>
        <aop:pointcut id="transactionPointCut" expression="execution(public * com.mvc.service.*.*(..))"></aop:pointcut>
        <aop:advisor advice-ref="transactionAdvice" pointcut-ref="transactionPointCut"></aop:advisor>
    </aop:config>

    <!-- 4.配置事务通知规则 -->
    <tx:advice id="transactionAdvice" transaction-manager="transactionManager">
        <tx:attributes>
            <tx:method name="add*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
            <tx:method name="remove*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
            <tx:method name="modify*" propagation="REQUIRED" rollback-for="Exception,RuntimeException"/>
            <tx:method name="login" propagation="NOT_SUPPORTED"/>
            <tx:method name="query" read-only="true"/>
        </tx:attributes>
        
    </tx:advice>
</beans>

2.声明式事务管理

<beans>
    <!-- 1.配置数据源(拿到Connection连接对象) -->
    <bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource">
        <property name="driverClassName" value="${jdbc.driverClass}" />
        <property name="url" value="${jdbc.jdbcUrl}" />
        <property name="username" value="${jdbc.user}" />
        <property name="password" value="${jdbc.password}" />
    </bean>
    <!-- 2.事务管理器,依赖于数据源 -->
    <bean id="txManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <property name="dataSource" ref="dataSource" />
    </bean>
    <!-- 3.注册事务管理驱动 -->
    <tx:annotation-driven transaction-manager="txManager"/>
<beans>
//4.在需要事务的类/方法上,添加 @Transactional 注解
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.DEFAULT, readOnly = false)
public class AccountServiceImpl {
    //xxx
}

@Transactional(rollbackFor = { RuntimeException.class })
public void insert(RequestPara request) throws RuntimeException{}

Ⅱ.Spring事务的传播属性

  所谓 Spring 事务的传播属性,就是针对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。传播属性常量的解释,如下表所示:

常量名 常量解释
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_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_MANDATORY 支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。
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。

Ⅲ.数据库隔离级别

隔离级别 脏读 不可重复读 幻读 总结(导致的问题)
READ UNCOMMITTED(未提交读) 会导致脏读
READ COMMITTED(已提交读) 可以解决脏读问题但是允许不可重复读、幻读
REPEATABLE READ(可重复读) 可以解决脏读,不可重复读问题但是允许幻读
(注:InnoDB引擎可解决幻读问题,其他引擎解决不了)
SERIALIZABLE(串行化) 串行化读,事务只能一个一个执行,可以解决脏读、 不可重复读、幻读执行效率慢,使用时慎重
  • 脏读 :一个事务对数据进行了增删改,但未提交,另一事务可以读取到未提交的数据。如果第一个事务这时候回滚了,那么第二个事务就读到了脏数据。
  • 不可重复读:一个事务中发生了两次读操作,第一次读操作和第二次操作之间,另外一个事务对数据进行了修改,这就会导致两次读取的数据是不一致的。
  • 幻读:第一个事务对一定范围的数据进行批量修改,第二个事务在这个范围增加一条数据,这时候第一个事务就会丢失对新增数据的修改。
总结:
  1. 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。
  2. 大多数的数据库默认隔离级别为 Read Commited(1),比如 SqlServer、Oracle
  3. 少数数据库默认隔离级别为:Repeatable Read(2),比如: MySQL InnoDB

Ⅳ.Spring 事务中的隔离级别

隔离级别常量 常量解释
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。以下的四个与数据库的隔离级别相对应。
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。

3.Spring Transaction 源码分析从何入手

  Spring支持1.编程式事务管理以及2.声明式事务管理两种方式。这两种方式我们都需要在 xml 文件中进行配置。如:<tx:advice><tx:annotation-driven>。你先跳转链接:1.Spring 如何解析自定义命名空间2.Spring 自定义命名空间,了解一下 Spring 自定义命名空间的解析过程。然后我们再来看<tx:advice>这配置,便能够了解 Spring Transaction 源码应该从TxNamespaceHandler这个类开始分析。

4.Spring Transaction 源码分析时序图

\color{red}{单击放大查看(高清图下载请转至文末链接)}】你也可以直接访问链接获取:https://www.processon.com/view/link/5e6cb07ce4b0f2f3bd1f9ed1

Spring Transaction 源码解析时序图.jpg

Spring 为我们提供了 3 个用于事务操作的接口:

  1. TransactionDefinition(事务定义)
  2. PlatformTransactionManager(事务管理器)
  3. TransactionStatus(事务的运行状态)

  这 3 个接口在时序图中,都有标注使用到的地方。时序图分析,建议大家从 2.具体业务逻辑处开始着手介入源码分析,这几部分都是关联的。如果你对 Spring IOC 容器启动部分源码都不是很了解,建议你先了解一下这部分再来看本文。飞机票给你们:【Spring事务毕竟是基于 AOP 来实现的,你也可以基于 AOP 时序图来辅助学习,AOP 时序图也在如下链接。分析源码之路,注定不会一路平坦,加油】

  1. Spring IOC 源码解析
  2. Spring AOP 源码解析
  3. Spring 依赖注入(DI) 源码解析

5.源码分析

  此处不再一步步介绍源码,你可以按照 4.Spring Transaction 源码分析时序图 ,打开源码来进一步分析,此处粘贴过多代码无多大意义。附 spring-framework-5.0.2.RELEASE (中文注释)版本,直接解压 IDEA 打开即可

地址: 1.spring-framework-5.0.2.RELEASE (中文注释)版本

     2.网盘地址:spring-framework-5.0.2.RELEASE (中文注释)版本(提取码:uck4 )


恭喜您,枯燥源码看到这里。 Spring Transaction 源码介绍到此为止


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