基于RocketMQ实现分布式事务

背景

在一个微服务架构的项目中，一个业务操作可能涉及到多个服务，这些服务往往是独立部署，构成一个个独立的系统。这种分布式的系统架构往往面临着分布式事务的问题。为了保证系统数据的一致性，我们需要确保这些服务中的操作要么全部成功，要么全部失败。通过使用RocketMQ实现分布式事务，我们可以协调这些服务的操作，保证数据的一致性。

功能原理

RocketMQ的分布式事务消息功能，在普通消息基础上，支持二阶段的提交。将二阶段提交和本地事务绑定，实现全局提交结果的一致性。

整个事务消息的详细交互流程如下图所示：

1、生产者将消息发送至RocketMQ服务端。

2、RocketMQ服务端将消息持久化成功之后，向生产者返回Ack确认消息已经发送成功，此时消息被标记为"暂不能投递"，这种状态下的消息即为半事务消息。

3、生产者开始执行本地事务逻辑。

4、生产者根据本地事务执行结果向服务端提交二次确认结果（Commit或是Rollback），服务端收到确认结果后处理逻辑如下：

• 二次确认结果为Commit：服务端将半事务消息标记为可投递，并投递给消费者。

• 二次确认结果为Rollback：服务端将回滚事务，不会将半事务消息投递给消费者。

5、在断网或者是生产者应用重启的特殊情况下，若服务端未收到生产者提交的二次确认结果，或服务端收到的二次确认结果为Unknown未知状态，经过固定时间后，服务端将对消息生产者集群中任一生产者实例发起消息回查。

6、生产者收到消息回查后，需要检查对应消息的本地事务执行的最终结果。

7、生产者根据检查到的本地事务的最终状态再次提交二次确认，服务端仍按照步骤4对半事务消息进行处理。

注意问题

消息类型

事务消息仅支持在MessageType为Transaction的主题使用，即事务消息只能发送至类型为事务消息的主题中。

消息消费

RocketMQ事务消息保证生产者本地事务和下游消息发送事务的一致性，但不保证消息消费结果和上游事务的一致性。因此需要下游业务自行保证消息正确处理，建议消费端做好消费重试。

中间状态

RocketMQ事务消息一致性为最终一致性，即在消息提交到下游消费端处理完成之前，下游和上游事务之间的状态会不一致。因此，事务消息仅适合能接受异步执行的场景。

事务超时

RocketMQ事务消息的生命周期存在超时机制，即半事务消息被生产者发送服务端后，如果在指定时间内服务端无法确认提交或者回滚状态，则消息默认会被回滚。

示例代码

以下为RocketMQ 4.x版本事务消息示例代码，

import org.apache.rocketmq.client.producer.LocalTransactionState;
import org.apache.rocketmq.client.producer.TransactionListener;
import org.apache.rocketmq.client.producer.TransactionMQProducer;
import org.apache.rocketmq.common.message.Message;
import org.apache.rocketmq.common.message.MessageExt;

import java.util.concurrent.*;

public class RocketMqTransactionDemo {
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		// 创建事务消息生产者
		TransactionMQProducer producer = new TransactionMQProducer("transaction_producer");
		producer.setNamesrvAddr("127.0.0.1:9876");

		// 设置事务监听器
		TransactionListener transactionListener = new MyTransactionListener();
		producer.setTransactionListener(transactionListener);

		// 设置事务回查的线程池，可以不必设置，如果不设置也会默认生成一个
		ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 100, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue <Runnable> (2000), new ThreadFactory() {
			@Override
			public Thread newThread(Runnable r) {
				Thread thread = new Thread(r);
				thread.setName("client-transaction-msg-check-thread");
				return thread;
			}
		});
		producer.setExecutorService(executorService);

		// 启动生产者
		producer.start();

		// 发送事务消息
		Message message = new Message("transaction_topic", "test_tag", "test_key", "Hello RocketMQ".getBytes());
		producer.sendMessageInTransaction(message, null);

		// 关闭生产者
		producer.shutdown();
	}
}

/**
 * 事务监听器
 */
class MyTransactionListener implements TransactionListener {
	@Override
	public LocalTransactionState executeLocalTransaction(Message msg, Object arg) {
		// 执行本地事务操作
		System.out.println("执行本地事务操作，消息内容：" + new String(msg.getBody()));
		return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE; // 提交事务，允许消费者消费该消息
		// return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;// 回滚事务，消息将被丢弃不允许消费。
		// return LocalTransactionState.UNKNOW;// 暂时无法判断状态，等待固定时间以后Broker端根据回查规则向生产者进行消息回查。
	}

	@Override
	public LocalTransactionState checkLocalTransaction(MessageExt msg) {
		// 检查本地事务状态
		System.out.println("检查本地事务状态，消息内容：" + new String(msg.getBody()));
		return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
	}
}

代码解释：

1、事务消息的生产者使用TransactionMQProducer创建。

2、MyTransactionListener作为事务监听器，实现了接口TransactionListener，该接口有两个方法，分别是：

• executeLocalTransaction：
  
  半事务消息发送成功后，执行本地事务的方法，具体执行完本地事务后，可以在该方法中返回以下三种状态：
  
  LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE： 提交事务，允许消费者消费该消息。
  
  LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE： 回滚事务，消息将被丢弃不允许消费。
  
  LocalTransactionState.UNKNOW： 暂时无法判断状态，等待固定时间以后RocketMQ服务端根据回查规则向生产者进行消息回查。

• checkLocalTransaction：
  
  二次确认消息没有收到，RocketMQ服务端回查生产者端事务结果的方法。回查规则：本地事务执行完成后，若RocketMQ服务端收到的本地事务返回状态为LocalTransactionState.UNKNOW，或生产者应用退出导致本地事务未提交任何状态。则RocketMQ服务端会向消息生产者发起事务回查，第一次回查后仍未获取到事务状态，则之后每隔一段时间会再次回查。