第09篇:Spring声明式事务的实现方式

https://cloud.tencent.com/developer/article/1497631

一、如何整合进Spring中的

默认大家对Spring都比较了解了,这里只说结果。都知道接口是不能被实例化的,那么接口是如何成为Bean的呢?

1.1 如何知道哪些是Mybatis的接口呢?

@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Target(ElementType.TYPE)
@Documented
@Import(MapperScannerRegistrar.class)
@Repeatable(MapperScans.class)
public @interface MapperScan {}

public class MapperScannerRegistrar implements ImportBeanDefinitionRegistrar, ResourceLoaderAware {}

MapperScannerRegistrar 会在配置类解析时候拿到MapperScan注解信息,并解析里面的参数。生成一个 MapperScannerConfigurer 信息。 从源码中能看到Mybatis的很多配置信息,都会被注入到MapperScannerConfigurer中。

public class MapperScannerConfigurer
    implements BeanDefinitionRegistryPostProcessor, InitializingBean, ApplicationContextAware, BeanNameAware {}

实现自BeanDefinitionRegistryPostProcessor会前置,拿到MapperScan中的basePackage,最终通过ClassPathMapperScanner扫描并添加到 BeanDefinitionRegistry中。

到这里这种方式就能知道哪些是Mybatis中的Mapper接口了。

还有第二种方式当发现Spring容器中没有MapperScannerConfigurer。会自动注入一个

会直接指定哪些类被Mapper修饰,就将他生成Bean。

好了，到这里就知道如何来确定那些接口是要生成Mybatis接口的了。下面看下个问题。

1.2 Mapper接口是如何变成Spring Bean的？

接口是不能被实例化的，但是在Spring中如何想让接口实例化就可以使用 FactoryBean + 动态代理的方式，实现接口类的实例化。

二、Spring在哪里声明的SqlSession的实现逻辑？

通过Mybatis的学习知道SqlSession一共有2个包装类。SqlSessionManager和SqlSessionTemplate。那么SqlSession是在哪里指定用哪个的呢? 答案就在 MapperFactoryBean

public class MapperFactoryBean<T> extends SqlSessionDaoSupport implements FactoryBean<T> {
  private SqlSessionTemplate sqlSessionTemplate;
   
     public void setSqlSessionFactory(SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {
       if (this.sqlSessionTemplate == null || sqlSessionFactory != this.sqlSessionTemplate.getSqlSessionFactory()) {
         this.sqlSessionTemplate = createSqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);
       }
     }
   
     @SuppressWarnings("WeakerAccess")
     protected SqlSessionTemplate createSqlSessionTemplate(SqlSessionFactory sqlSessionFactory) {
       return new SqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);
     }
}

三、Spring中声明式事务的实现方式是怎样的

看了Mybatis中事务这一章节,知道如果使用了SqlSessionTemplate,那么事务的权限就外包给了Spring。那么Spring中事务怎么处理的呢? 终于进入正题了。Spring中提供两种事务的能力。

3.1 声明式事务

使用 Transactional 修饰方法，其主要实现是使用切面实现。

这里我们先来思考下,通过前面的学习知道事务的最底层实现是jdbc驱动来实现的。

那么切面中要想实现，就必须保证切面中的线程执行的数据库操作，一定是同一个SqlSession这样才能在方法正常执行时候做commit，异常时候做rollback操作。

那我们看下他是如何保证切面中的数据库操作一定是同一个SqlSession的吧。这部分逻辑就在 SqlSessionTemplate 中。

3.2 编程式事务

编程是事务需要实现者自己来管理事务的，Spring提供的扩展接口类是 CallbackPreferringPlatformTransactionManager。如果发现容器中默认的事务管理类是这个 就直接调动全局的这个事务管理方法。如果不是就自己来处理。这种设计的好处是,事务管理器既可以做关系型数据库的事务管理,也可以满足一些特定场景的事务控制(eg: 给Kafka的逻辑做一个事务管理)。

四、Spring中如何处理嵌套事务的？

什么是嵌套事务,举一个伪代码的例子。下面 saveUser 代码中有2个Mapper。但是有几个SqlSession呢?

UserMapper userMapper;

RegistroyMapper registoryMapper;

@Transactional(rollbackFor = {Throwable.class, RuntimeException.class, ExecutionException.class})
public void save(User user){
   userMapper.save(user);
}

@Transactional(rollbackFor = {Throwable.class, RuntimeException.class, ExecutionException.class})
public void saveUser(String userName,Strign password){
   User user = registoryMapper.regis(userName,password);
   save(user);
}

通过上面的学习我们了解到如果是Spring来管理的事务是一个线程对应一个SqlSession。所以说上面伪代码中的两个Mapper 其实是用的同一个SqlSession,这样才能保证是在同一个事务中。核心代码逻辑就在这里 SqlSessionUtils#getSqlSession。 从Spring中的事务管理器中获取 SqlSession。是否使用同一个事务，外包给Spring容器去托管。这就给Spring提供了很多可以发挥的空间。 比如说传播机制等。

public static SqlSession getSqlSession(SqlSessionFactory sessionFactory, ExecutorType executorType,
      PersistenceExceptionTranslator exceptionTranslator) {

    notNull(sessionFactory, NO_SQL_SESSION_FACTORY_SPECIFIED);
    notNull(executorType, NO_EXECUTOR_TYPE_SPECIFIED);

    SqlSessionHolder holder = (SqlSessionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(sessionFactory);

    SqlSession session = sessionHolder(executorType, holder);
    if (session != null) {
      return session;
    }

    LOGGER.debug(() -> "Creating a new SqlSession");
    session = sessionFactory.openSession(executorType);

    registerSessionHolder(sessionFactory, executorType, exceptionTranslator, session);

    return session;
  }

五、Spring中事务的传播方式是如何实现的？

思考传播机制如何实现

首先我们先思考下传播机制是如何实现的,因为我们知道 要保证是同一个事务,那么一定是同一个SqlSession,这样才能保证是同一个事务。 而如果要新开事务,就要先将当前线程绑定的SqlSession等事务信息,给挂起，那么是如何进行挂起的呢? SqlSession又是如何跟线程绑定的呢?

5.1 SqlSession是如何跟线程绑定的呢?

通过TransactionSynchronizationManager中的ThreadLocal跟线程绑定(new NamedThreadLocal<>("Transactional resources"))。注意: 如果主线程下创建子线程是不能绑定上的。

private static void registerSessionHolder(SqlSessionFactory sessionFactory, ExecutorType executorType,
      PersistenceExceptionTranslator exceptionTranslator, SqlSession session) {
        SqlSessionHolder holder = new SqlSessionHolder(session, executorType, exceptionTranslator);
        TransactionSynchronizationManager.bindResource(sessionFactory, holder);
        TransactionSynchronizationManager
            .registerSynchronization(new SqlSessionSynchronization(holder, sessionFactory));
        holder.setSynchronizedWithTransaction(true);
        holder.requested();
  }

5.2 事务是如何嵌套的?

答案就在 TransactionAspectSupport#TransactionInfo 中。一个事务注解对应一个TransactionInfo,如果出现嵌套 就会生成一个事务链。如下图一样。

当里层的事务处理完成后会执行清理动作,同时在将第一个的事务在进行恢复跟线程绑定。

        private void restoreThreadLocalStatus() {
   // Use stack to restore old transaction TransactionInfo.
   // Will be null if none was set.
   transactionInfoHolder.set(this.oldTransactionInfo);
  }

5.3 事务是如何挂起的?

前面知道每一个 @Transaction 注解会对应一个 TransactionAspectSupport#TransactionInfo。而事务挂起后,会先跟线程进行解绑。 然后挂起的事务 SuspendedResourcesHolder 会被添加在 TransactionStatus 中。

挂起的数据保存在哪里

protected final class TransactionInfo {
        // 事务管理器
  @Nullable
  private final PlatformTransactionManager transactionManager;
        // 事务信息
  @Nullable
  private final TransactionAttribute transactionAttribute;
        // 切面点
  private final String joinpointIdentification;
  // DefaultTransactionStatus
  @Nullable
  private TransactionStatus transactionStatus; 
  @Nullable
  private TransactionInfo oldTransactionInfo;
}

public class DefaultTransactionStatus extends AbstractTransactionStatus {
 @Nullable
 private final Object transaction;
 private final boolean newTransaction;
 private final boolean newSynchronization;
 private final boolean readOnly;
 private final boolean debug;
 @Nullable
 private final Object suspendedResources;
}   

如何进行挂起的

TransactionSynchronization 事务同步器，为了解决事务的传播方式

SqlSessionSynchronization 也是跟当前线程绑定的

 // 挂起时候,将SqlSessionHolder与当前线程进行解绑
 @Override
 public void suspend() {
   if (this.holderActive) {
     LOGGER.debug(() -> "Transaction synchronization suspending SqlSession [" + this.holder.getSqlSession() + "]");
     TransactionSynchronizationManager.unbindResource(this.sessionFactory);
   }
 }

 /**
  * 恢复时候重新跟当前线程绑定
  */
 @Override
 public void resume() {
   if (this.holderActive) {
     LOGGER.debug(() -> "Transaction synchronization resuming SqlSession [" + this.holder.getSqlSession() + "]");
     TransactionSynchronizationManager.bindResource(this.sessionFactory, this.holder);
   }
 }

5.4 传播方式具体实现

下面这段代码就是事务注解的切面处理类，Spring事务的所有逻辑和扩展支持都在这里。

首先我们先看整体的逻辑

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass,
   final InvocationCallback invocation) throws Throwable {

  // If the transaction attribute is null, the method is non-transactional.
  TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
  // 获取被事务注解标记的事务信息
  final TransactionAttribute txAttr = (tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null);
  // 根据事务注解上指定的事务管理器名称,去系统中获取，如果没有就拿系统中默认的事务管理器
  final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
  // 切面拦截点: com.alibaba.purchase.domain.replenish.impl.ReplenishDomainWriteServiceImpl.mockSave
  final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
        // 这里只看关系型数据的的事务逻辑。CallbackPreferringPlatformTransactionManager是具有回调性质的事务管理器,多用于处理自定的事务
  if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
   // Standard transaction demarcation with getTransaction and commit/rollback calls.
   // 获取事务的信息,包含传播方式
   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;
  }
} 

这里只看传播机制吧。AbstractPlatformTransactionManager#handleExistingTransaction

     /**
  * Create a TransactionStatus for an existing transaction.
  */
 private TransactionStatus handleExistingTransaction(
   TransactionDefinition definition, Object transaction, boolean debugEnabled)
   throws TransactionException {
        // TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER（总是非事务地执行，如果存在一个活动事务，则抛出异常）就直接阻断报错
  if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER) {
   throw new IllegalTransactionStateException(
     "Existing transaction found for transaction marked with propagation 'never'");
  }
        // TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED 总是非事务地执行，并挂起任何存在的事务
  if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED) {
   if (debugEnabled) {
    logger.debug("Suspending current transaction");
   }
   Object suspendedResources = suspend(transaction);
   boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() == SYNCHRONIZATION_ALWAYS);
   // 数据暂存在TransactionSynchronizationManager#synchronizations同步器中
   return prepareTransactionStatus(
     definition, null, false, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
  }
        // 总是开启一个新的事务。如果一个事务已经存在，则将这个存在的事务挂起。
  if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW) {
   if (debugEnabled) {
    logger.debug("Suspending current transaction, creating new transaction with name [" +
      definition.getName() + "]");
   }
   SuspendedResourcesHolder suspendedResources = suspend(transaction);
   try {
    boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() != SYNCHRONIZATION_NEVER);
    DefaultTransactionStatus status = newTransactionStatus(
      definition, transaction, true, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
    doBegin(transaction, definition);
    prepareSynchronization(status, definition);
    return status;
   }
   catch (RuntimeException | Error beginEx) {
    resumeAfterBeginException(transaction, suspendedResources, beginEx);
    throw beginEx;
   }
  }
        // 如果有事务存在，则运行在一个嵌套的事务中. 如果没有活动事务则按TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED 属性执行
  if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED) {
   if (!isNestedTransactionAllowed()) {
    throw new NestedTransactionNotSupportedException(
      "Transaction manager does not allow nested transactions by default - " +
      "specify 'nestedTransactionAllowed' property with value 'true'");
   }
   if (debugEnabled) {
    logger.debug("Creating nested transaction with name [" + definition.getName() + "]");
   }
   if (useSavepointForNestedTransaction()) {
    // Create savepoint within existing Spring-managed transaction,
    // through the SavepointManager API implemented by TransactionStatus.
    // Usually uses JDBC 3.0 savepoints. Never activates Spring synchronization.
    DefaultTransactionStatus status =
      prepareTransactionStatus(definition, transaction, false, false, debugEnabled, null);
    // 使用当前事务,并增加当前事务的一次引用。  
    status.createAndHoldSavepoint();
    return status;
   }
   else {
    // Nested transaction through nested begin and commit/rollback calls.
    // Usually only for JTA: Spring synchronization might get activated here
    // in case of a pre-existing JTA transaction.
    // 没有新建一个事务
    boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() != SYNCHRONIZATION_NEVER);
    DefaultTransactionStatus status = newTransactionStatus(
      definition, transaction, true, newSynchronization, debugEnabled, null);
    doBegin(transaction, definition);
    prepareSynchronization(status, definition);
    return status;
   }
  }

  // Assumably PROPAGATION_SUPPORTS or PROPAGATION_REQUIRED.
  if (debugEnabled) {
   logger.debug("Participating in existing transaction");
  }
  if (isValidateExistingTransaction()) {
   if (definition.getIsolationLevel() != TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT) {
    Integer currentIsolationLevel = TransactionSynchronizationManager.getCurrentTransactionIsolationLevel();
    if (currentIsolationLevel == null || currentIsolationLevel != definition.getIsolationLevel()) {
     Constants isoConstants = DefaultTransactionDefinition.constants;
     throw new IllegalTransactionStateException("Participating transaction with definition [" +
       definition + "] specifies isolation level which is incompatible with existing transaction: " +
       (currentIsolationLevel != null ?
         isoConstants.toCode(currentIsolationLevel, DefaultTransactionDefinition.PREFIX_ISOLATION) :
         "(unknown)"));
    }
   }
   if (!definition.isReadOnly()) {
    if (TransactionSynchronizationManager.isCurrentTransactionReadOnly()) {
     throw new IllegalTransactionStateException("Participating transaction with definition [" +
       definition + "] is not marked as read-only but existing transaction is");
    }
   }
  }
  // 
  boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() != SYNCHRONIZATION_NEVER);
  return prepareTransactionStatus(definition, transaction, false, newSynchronization, debugEnabled, null);
 }

5.5 嵌套事务如何知道是否要提交

当两个Mapper中使用的是同一个SqlSession,那么会不会第二个事务在执行后,就直接commit了呢,此时第一个事务有一次commit。导致异常呢?

解决方案在这里 DefaultTransactionStatus

第二个事务状态中

而下面代码中会做校验,只需要同步时候才会提交事务。

protected final void triggerBeforeCommit(DefaultTransactionStatus status) {
  if (status.isNewSynchronization()) {
   if (status.isDebug()) {
    logger.trace("Triggering beforeCommit synchronization");
   }
   TransactionSynchronizationUtils.triggerBeforeCommit(status.isReadOnly());
  }
}

第一个事务状态中

5.6 这样设计是否线程安全

线程安全只有在多线程环境下才会出现。那么这里一定会有多线程问题。而事务是跟线程进行绑定的,所以这里虽然有多线程但是不会有线程安全问题。

但是这里我们看源码线程绑定时候使用的ThreadLocal,所以你在线程中创建子线程或者是线程中使用线程池,这里的事务都不会共享的。

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