Spring事务(Transaction)

 
事务(Transaction)是基于关系型数据库(RDBMS)的企业应用的重要组成部分。在软件开发领域,事务扮演者十分重要的角色,用来确保应用程序数据的完整性和一致性。

事务具有 4 个特性:原子性、一致性、隔离性和持久性,简称为 ACID 特性。
  • 原子性(Atomicity):一个事务是一个不可分割的工作单位,事务中包括的动作要么都做要么都不做。
  • 一致性(Consistency):事务必须保证数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态,一致性和原子性是密切相关的。
  • 隔离性(Isolation):一个事务的执行不能被其它事务干扰,即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其它事务是隔离的,并发执行的各个事务之间不能互相打扰。
  • 持久性(Durability):持久性也称为永久性,指一个事务一旦提交,它对数据库中数据的改变就是永久性的,后面的其它操作和故障都不应该对其有任何影响。

事务允许我们将几个或一组操作组合成一个要么全部成功、要么全部失败的工作单元。如果事务中的所有的操作都执行成功,那自然万事大吉。但如果事务中的任何一个操作失败,那么事务中所有的操作都会被回滚,已经执行成功操作也会被完全清除干净,就好像什么事都没有发生一样。

在现实世界中,最常见的与事务相关的例子可能就是银行转账了。假设我们需要将 1000 元从 A 账户中转到 B 账户中,这个转账操作共涉及了以下两个操作。
  • 从 A 账户中扣除 1000 元;
  • 往 B 账户中存入 1000 元。

如果 A 账户成功地扣除了 1000 元,但向 B 账户存入时失败的话,那么我们将凭空损失 1000 元;如果 A 账户扣款时失败,但却成功地向 B 账户存入 1000 元的话,我们的账户就凭空多出了 1000 元,那么银行就会遭受损失。因此我们必须保证事务中的所有操作要么全部成功,要么全部失败,理解了这一点,我们也就抓住了事务的核心。

作为一款优秀的开源框架和应用平台,Spring 也对事务提供了很好的支持。Spring 借助 IoC 容器强大的配置能力,为事务提供了丰富的功能支持。

事务管理方式

Spring 支持以下 2 种事务管理方式。

事务管理方式 说明
编程式事务管理 编程式事务管理是通过编写代码实现的事务管理。

这种方式能够在代码中精确地定义事务的边界,我们可以根据需求规定事务从哪里开始,到哪里结束。
声明式事务管理 Spring 声明式事务管理在底层采用了 AOP 技术,其最大的优点在于无须通过编程的方式管理事务,只需要在配置文件中进行相关的规则声明,就可以将事务规则应用到业务逻辑中。

选择编程式事务还是声明式事务,很大程度上就是在控制权细粒度和易用性之间进行权衡。
  • 编程式对事物控制的细粒度更高,我们能够精确的控制事务的边界,事务的开始和结束完全取决于我们的需求,但这种方式存在一个致命的缺点,那就是事务规则与业务代码耦合度高,难以维护,因此我们很少使用这种方式对事务进行管理。
  • 声明式事务易用性更高,对业务代码没有侵入性,耦合度低,易于维护,因此这种方式也是我们最常用的事务管理方式。

Spring 的声明式事务管理主要通过以下 2 种方式实现:

事务管理器

Spring 并不会直接管理事务,而是通过事务管理器对事务进行管理的。

在 Spring 中提供了一个 org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager 接口,这个接口被称为 Spring 的事务管理器,其源码如下。
public interface PlatformTransactionManager extends TransactionManager {
    TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException;

    void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;

    void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
}

该接口中各方法说明如下:

名称 说明
TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) 用于获取事务的状态信息
void commit(TransactionStatus status) 用于提交事务
 void rollback(TransactionStatus status) 用于回滚事务

Spring 为不同的持久化框架或平台(例如 JDBC、Hibernate、JPA 以及 JTA 等)提供了不同的 PlatformTransactionManager 接口实现,这些实现类被称为事务管理器实现。

实现类 说明
org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager 使用 Spring JDBC 或 iBatis 进行持久化数据时使用。
org.springframework.orm.hibernate3.HibernateTransactionManager 使用 Hibernate 3.0 及以上版本进行持久化数据时使用。
org.springframework.orm.jpa.JpaTransactionManager 使用 JPA 进行持久化时使用。
org.springframework.jdo.JdoTransactionManager 当持久化机制是 Jdo 时使用。
org.springframework.transaction.jta.JtaTransactionManager 使用 JTA 来实现事务管理,在一个事务跨越多个不同的资源(即分布式事务)使用该实现。

这些事务管理器的使用方式十分简单,我们只要根据持久化框架(或平台)选用相应的事务管理器实现,即可实现对事物的管理,而不必关心实际事务实现到底是什么。

TransactionDefinition 接口

Spring 将 XML 配置中的事务信息封装到对象 TransactionDefinition 中,然后通过事务管理器的 getTransaction() 方法获得事务的状态(TransactionStatus),并对事务进行下一步的操作。

TransactionDefinition 接口提供了获取事务相关信息的方法,接口定义如下。
public interface TransactionDefinition {
    int getPropagationBehavior();
    int getIsolationLevel();
    String getName();
    int getTimeout();
    boolean isReadOnly();
}

该接口中方法说明如下。

方法 说明
String getName() 获取事务的名称
int getIsolationLevel() 获取事务的隔离级别
int getPropagationBehavior() 获取事务的传播行为
int getTimeout() 获取事务的超时时间
boolean isReadOnly() 获取事务是否只读

事务的隔离级别

事务的隔离级别定义了一个事务可能受其他并发事务影响的程度。

在实际应用中,经常会出现多个事务同时对同一数据执行不同操作,来实现各自的任务的情况。此时就有可能导致脏读、幻读以及不可重复读等问题的出现。

在理想情况下,事务之间是完全隔离的,这自然不会出现上述问题。但完全的事务隔离会导致性能问题,而且并不是所有的应用都需要事务的完全隔离,因此有时应用程序在事务隔离上也有一定的灵活性。

Spring 中提供了以下隔离级别,我们可以根据自身的需求自行选择合适的隔离级别。

方法 说明
ISOLATION_DEFAULT 使用后端数据库默认的隔离级别
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED 允许读取尚未提交的更改,可能导致脏读、幻读和不可重复读
ISOLATION_READ_COMMITTED Oracle 默认级别,允许读取已提交的并发事务,防止脏读,可能出现幻读和不可重复读
ISOLATION_REPEATABLE_READ MySQL 默认级别,多次读取相同字段的结果是一致的,防止脏读和不可重复读,可能出现幻读
ISOLATION_SERIALIZABLE 完全服从 ACID 的隔离级别,防止脏读、不可重复读和幻读

关于事务隔离级别、脏读、幻读、不可重复度等概念的详细介绍,请阅读《数据库事务隔离级别》一节。

事务的传播行为

事务传播行为(propagation behavior)指的是,当一个事务方法被另一个事务方法调用时,这个事务方法应该如何运行。例如,事务方法 A 在调用事务方法 B 时,B 方法是继续在调用者 A 方法的事务中运行呢,还是为自己开启一个新事务运行,这就是由事务方法 B 的事务传播行为决定的。

事务方法指的是能让数据库表数据发生改变的方法,例如新增数据、删除数据、修改数据的方法。

Spring 提供了以下 7 种不同的事务传播行为。

名称 说明
PROPAGATION_MANDATORY 支持当前事务,如果不存在当前事务,则引发异常。
PROPAGATION_NESTED 如果当前事务存在,则在嵌套事务中执行。
PROPAGATION_NEVER 不支持当前事务,如果当前事务存在,则引发异常。
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED 不支持当前事务,始终以非事务方式执行。
PROPAGATION_REQUIRED 默认传播行为,如果存在当前事务,则当前方法就在当前事务中运行,如果不存在,则创建一个新的事务,并在这个新建的事务中运行。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW 创建新事务,如果已经存在事务则暂停当前事务。
PROPAGATION_SUPPORTS 支持当前事务,如果不存在事务,则以非事务方式执行。

TransactionStatus 接口

TransactionStatus 接口提供了一些简单的方法,来控制事务的执行、查询事务的状态,接口定义如下。
public interface TransactionStatus extends SavepointManager {
    boolean isNewTransaction();
    boolean hasSavepoint();
    void setRollbackOnly();
    boolean isRollbackOnly();
    boolean isCompleted();
}

该接口中各方法说明如下。

名称 说明
boolean hasSavepoint() 获取是否存在保存点
boolean isCompleted() 获取事务是否完成
boolean isNewTransaction() 获取是否是新事务
boolean isRollbackOnly() 获取事务是否回滚
void setRollbackOnly() 设置事务回滚
 

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