深入解析Spring事务原理，一文带你全面理解

前言

在Spring中，事务管理主要通过AOP功能实现，对方法前后进行拦截，将事务处理的功能编织到拦截的方法中，Spring支持编程式事务管理和声明式事务管理两种方式。

• 声明式事务

• @Transactional

• 编程式事务

• TransactionTemplate

• TransactionManager

四大特性

• 原子性（Atomicity）：一个事务中的所有操作，要么都完成，要么都不执行。对于一个事务来说，不可能只执行其中的一部分。
• 一致性（Consistency）：数据库总是从一个一致性的状态转换到另外一个一致性状态，事务前后数据的完整性必须保持一致。。
• 隔离性（Isolation）：一个事务所做的修改在最终提交以前，对其它事务是不可见的，多个事务之间的操作相互不影响。
• 持久性（Durability）：持久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

隔离级别

• Read Uncommitted（读取未提交内容）：一个事务可以看到其他事务已执行但是未提交的结果。本隔离级别很少用于实际应用，因为它的性能也不比其他级别好多少，并且存在脏读问题。
• Read Committed（读取已提交内容）：一个事务只能看到其他事务已执行并已提交的结果（Oracle、SQL Server默认隔离级别）。这种隔离级别支持不可重复读，因为同一事务的其他实例在该实例处理期间可能会有新的commit，所以同一select可能返回不同结果。
• Repeatable Read（可重读）：同一事务的多个实例在并发读取数据时，会看到同样的数据行（MySQL的默认事务隔离级别）。InnoDB和Falcon存储引擎通过多版本并发控制（MVCC）机制解决了不可重复读问题，存在幻读问题。
• Serializable（可串行化）：最高的隔离级别，它通过强制事务排序，使之不可能相互冲突，从而解决幻读问题。它是在每个读的数据行上加上共享锁。在这个级别，可能导致大量的超时现象和锁竞争。

传播级别

案例

导入相关依赖

数据源、数据库驱动、spring-jdbc模块

    org.springframework
    spring-jdbc
    4.3.12.RELEASE


    mysql
    mysql-connector-java
    5.1.44


    com.alibaba
    druid-spring-boot-starter
    1.1.10

配置数据源

配置数据源、JdbcTemplate（Spring提供的简化数据库操作的工具）操作数据

@Bean
public DataSource dataSource(){
    DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource();
    dataSource.setUsername("root");
    dataSource.setPassword("root");
    dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
    dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/scp");
    return dataSource;
}

@Bean
public JdbcTemplate jdbcTemplate(){
    //Spring对@Configuration类会特殊处理；给容器中加组件的方法，多次调用都只是从容器中找组件
    JdbcTemplate jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource());
    return jdbcTemplate;
}

数据访问

@Repository
public class UserDao {

    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;
    
    @Transactional
    public void insert(){
        String sql = "INSERT INTO user (name,age) VALUES(?,?)";
        String username = UUID.randomUUID().toString().substring(0, 5);
        jdbcTemplate.update(sql, username,19);
        int a = 1/0;
    }

}

开启事务，配置事务管理器

@EnableTransactionManagement  // 开启事务
@ComponentScan("org.yian")
@Configuration
public class TxConfig {
    //数据源
    @Bean
    public DataSource dataSource(){
        DruidDataSource dataSource = new DruidDataSource();
        dataSource.setUsername("root");
        dataSource.setPassword("root");
        dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
        dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/scp");
        return dataSource;
    }

    @Bean
    public JdbcTemplate jdbcTemplate(){
        //Spring对@Configuration类会特殊处理；给容器中加组件的方法，多次调用都只是从容器中找组件
        JdbcTemplate jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource());
        return jdbcTemplate;
    }

    //注册事务管理器在容器中
    @Bean
    public PlatformTransactionManager transactionManager(){
        return new DataSourceTransactionManager(dataSource());
    }
}

测试类

@Test
public void test01(){
    AnnotationConfigApplicationContext applicationContext = new AnnotationConfigApplicationContext(TxConfig.class);

    UserService userService = applicationContext.getBean(UserService.class);

    userService.insertUser();
    applicationContext.close();
}

原理

Spring 事务管理的实现原理主要涉及两个方面：事务管理器和代理机制：

• 事务管理器（Transaction Manager）:

Spring通过PlatformTransactionManager接口定义了事务管理器的标准。这个接口有多个实现，包括常用的DataSourceTransactionManager、JpaTransactionManager、HibernateTransactionManager等，每个都专门用于不同的持久化技术。

事务管理器的主要职责是开始、提交或回滚事务。当使用声明式事务管理时，开发者只需要配置相应的事务管理器，而不必亲自编写事务管理的代码

• 代理机制：

• Spring 通过代理机制为事务管理提供支持。它使用AOP来在方法调用前后添加额外的逻辑，即切面。在事务管理中，这个额外的逻辑包括开启、提交或回滚事务。

• 当使用声明式事务管理时，Spring 会动态创建一个代理对象，该代理对象包装了目标对象（拥有业务逻辑的对象）。在方法调用时，代理对象会在执行前后添加事务管理的逻辑

@EnableTransactionManagement：

@Target({ElementType.TYPE})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Documented
@Import({TransactionManagementConfigurationSelector.class})
public @interface EnableTransactionManagement {
    boolean proxyTargetClass() default false;

    AdviceMode mode() default AdviceMode.PROXY;

    int order() default Integer.MAX_VALUE;
}

TransactionManagementConfigurationSelector：

public class TransactionManagementConfigurationSelector extends AdviceModeImportSelector {
    public TransactionManagementConfigurationSelector() {
    }

    protected String[] selectImports(AdviceMode adviceMode) {
        switch (adviceMode) {
            case PROXY:
                return new String[]{AutoProxyRegistrar.class.getName(), ProxyTransactionManagementConfiguration.class.getName()};
            case ASPECTJ:
                return new String[]{this.determineTransactionAspectClass()};
            default:
                return null;
        }
    }

    private String determineTransactionAspectClass() {
        return ClassUtils.isPresent("javax.transaction.Transactional", this.getClass().getClassLoader()) ? "org.springframework.transaction.aspectj.AspectJJtaTransactionManagementConfiguration" : "org.springframework.transaction.aspectj.AspectJTransactionManagementConfiguration";
    }
}

EnableTransactionManagement 会利用 TransactionManagementConfigurationSelector 给容器中会导入两个组件 AutoProxyRegistrar、 ProxyTransactionManagementConfiguration

AutoProxyRegistrar：

public void registerBeanDefinitions(AnnotationMetadata importingClassMetadata, BeanDefinitionRegistry registry) {
        boolean candidateFound = false;
        Set annTypes = importingClassMetadata.getAnnotationTypes();
        Iterator var5 = annTypes.iterator();

        while(var5.hasNext()) {
            String annType = (String)var5.next();
            AnnotationAttributes candidate = AnnotationConfigUtils.attributesFor(importingClassMetadata, annType);
            if (candidate != null) {
                Object mode = candidate.get("mode");
                Object proxyTargetClass = candidate.get("proxyTargetClass");
                if (mode != null && proxyTargetClass != null && AdviceMode.class == mode.getClass() && Boolean.class == proxyTargetClass.getClass()) {
                    candidateFound = true;
                    if (mode == AdviceMode.PROXY) {
                        AopConfigUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(registry);
                        if ((Boolean)proxyTargetClass) {
                            AopConfigUtils.forceAutoProxyCreatorToUseClassProxying(registry);
                            return;
                        }
                    }
                }
            }
        }

AutoProxyRegistrar 给容器中注册一个 InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator 组件，利用后置处理器机制在对象创建以后，包装对象，返回一个代理对象（增强器），代理对象执行方法利用拦截器链进行调用

ProxyTransactionManagementConfiguration：

public BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor transactionAdvisor(TransactionAttributeSource transactionAttributeSource, TransactionInterceptor transactionInterceptor) {
        BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor advisor = new BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor();
        advisor.setTransactionAttributeSource(transactionAttributeSource);
        advisor.setAdvice(transactionInterceptor);
        if (this.enableTx != null) {
            advisor.setOrder((Integer)this.enableTx.getNumber("order"));
        }

        return advisor;
    }

ProxyTransactionManagementConfiguration 给容器中注册事务增强器

public TransactionAttributeSource transactionAttributeSource() {
        return new AnnotationTransactionAttributeSource();
    }

事务增强器要用事务注解的信息，AnnotationTransactionAttributeSource解析事务注解

public TransactionInterceptor transactionInterceptor(TransactionAttributeSource transactionAttributeSource) {
        TransactionInterceptor interceptor = new TransactionInterceptor();
        interceptor.setTransactionAttributeSource(transactionAttributeSource);
        if (this.txManager != null) {
            interceptor.setTransactionManager(this.txManager);
        }

        return interceptor;
    }

事务拦截器TransactionInterceptor保存了事务属性信息，事务管理器，并且实现了 MethodInterceptor，在目标方法执行的时候执行拦截器链（事务拦截器）

TransactionAspectSupport：

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class targetClass, InvocationCallback invocation) throws Throwable {
        TransactionAttributeSource tas = this.getTransactionAttributeSource();
        TransactionAttribute txAttr = tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null;
        TransactionManager tm = this.determineTransactionManager(txAttr);
        Object retVal;
        if (this.reactiveAdapterRegistry != null && tm instanceof ReactiveTransactionManager) {
            boolean isSuspendingFunction = KotlinDetector.isSuspendingFunction(method);
            boolean hasSuspendingFlowReturnType = isSuspendingFunction && "kotlinx.coroutines.flow.Flow".equals((new MethodParameter(method, -1)).getParameterType().getName());
            ReactiveTransactionSupport txSupport = (ReactiveTransactionSupport)this.transactionSupportCache.computeIfAbsent(method, (key) -> {
                Class reactiveType = isSuspendingFunction ? (hasSuspendingFlowReturnType ? Flux.class : Mono.class) : method.getReturnType();
                ReactiveAdapter adapter = this.reactiveAdapterRegistry.getAdapter(reactiveType);
                if (adapter == null) {
                    throw new IllegalStateException("Cannot apply reactive transaction to non-reactive return type: " + method.getReturnType());
                } else {
                    return new ReactiveTransactionSupport(adapter);
                }
            });
            retVal = txSupport.invokeWithinTransaction(method, targetClass, invocation, txAttr, (ReactiveTransactionManager)tm);
            return isSuspendingFunction ? (hasSuspendingFlowReturnType ? TransactionAspectSupport.KotlinDelegate.asFlow((Publisher)retVal) : TransactionAspectSupport.KotlinDelegate.awaitSingleOrNull((Publisher)retVal, ((CoroutinesInvocationCallback)invocation).getContinuation())) : retVal;
        } else {
            PlatformTransactionManager ptm = this.asPlatformTransactionManager(tm);
            String joinpointIdentification = this.methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
     
     .............................
     .............................
     .............................

• 先获取事务相关的属性
• 再获取PlatformTransactionManager，如果事先没有添加指定任何transactionmanger，最终会从容器中按照类型获取一个PlatformTransactionManager
• 执行目标方法，如果异常，获取到事务管理器，利用事务管理回滚操作；如果正常，利用事务管理器，提交事务