SpringBoot | 1.4 数据库事务处理

前言

前面讲解了Sring的AOP，可以知道它是用来抽取公共代码，增强方法的。而在JDBC操作数据库进行数据处理时，有很多重复的公共代码；事务的提交与回滚跟AOP的约定流程很相似。因此，Spring数据库事务编程的思想基于AOP的设计思想，数据库事务处理是AOP的一种典型应用。

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1. 事务的一些概念

首先我们要对事务常用概念有一个了解。

什么事务：

• 事务是数据库操作最基本单元，逻辑上一组操作，要么都成功，如果有一个失败所有操作都失败
• 典型场景：银行转账

数据库事务四个特性（ACID）：

• 原子性（业务单元的操作要么全部成功，要么全部失败）
• 一致性（事务完成时，所有数据保持一致）
• 隔离性（核心，为了压制丢失更新的产生，处理高并发的关键）
• 持久性（事务结束后，所有数据固化到一个地方，如：磁盘）

事务的操作方法：

• 声明式事务管理（注解方式）
• 编程式事务管理（xml配置）

这里仅讨论声明式事务管理

2. 注解声明式事务管理

Spring AOP的约定，会将我们的代码织入到约定的流程中。基于AOP思想的事务处理，也有这样一个约定，其中最重要的注解是@Transactional

@Transactional

• 事务性的
• 可以标注在类和方法上，推荐类上；
• 该注解可以配置一些属性，如：事务隔离级别、传播行为与异常类型等。Spring IoC容器在加载时将配置信息解析，存到事务定义器TransactionDefinition里，记录哪些类或方法需要采用什么策略去启动事务功能。

Spring数据库事务约定:

具体流程：当事务启动时，Spring会根据事务定义器内的配置设置事务。首先根据传播行为确定事务策略；然后是隔离级别、超越时间、只读等内容设置。直到调用开发者的业务代码，此时若没有异常，Spring数据库拦截器会替我们提交事务；如果发生异常，需要判断事务定义器内配置，若事务定义器约定了该类型异常不回滚，则提交事务；若没有配置或配置回滚，则进行事务回滚并抛出异常。

@Transactional源码

从源码中知可以配置哪些信息：

@Target({ElementType.TYPE, ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
@Inherited
@Documented
public @interface Transactional {
    //通过bean name制定事务管理器
    @AliasFor("transactionManager")
    String value() default "";

    //同value属性
    @AliasFor("value")
    String transactionManager() default "";

    String[] label() default {};

    //制定传播行为（重点）
    Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED;

    //制定隔离级别（重点）
    Isolation isolation() default Isolation.DEFAULT;

    //制定超时时间（单位秒）
    int timeout() default -1;

    String timeoutString() default "";

    //是否只读事件
    boolean readOnly() default false;

    //方法在发生指定异常时回滚，默认所有异常回滚
    Class<? extends Throwable>[] rollbackFor() default {};

    //方法在发生指定异常名称时回滚，默认所有异常回滚
    String[] rollbackForClassName() default {};

    //方法在发生指定异常时“不”回滚，默认所有异常回滚
    Class<? extends Throwable>[] noRollbackFor() default {};

    //方法在发生指定异常名称时“不”回滚，默认所有异常回滚
    String[] noRollbackForClassName() default {};
}

3. 隔离级别

从上面分析可知，隔离级别isolation与传播行为propagation是@Transactional注解的两个十分重要的配置项，因此这里单独拿出来讲。

丢失更新：

• 第一类丢失更新：一个事务回滚，另一个事务提交引发数据不一致。（如今数据库系统已解决）
• 第二类丢失更新：事务1无法知道事务2存在，按事务1提交结果。（需要设置隔离级别）

三类读的问题：

• 脏读：一个事务读取另一个事务没有提交的数据；

• 不可重复读：库存对于事务2而言是个可变化值；不可重复读的是数据库单一记录值。

• 幻读：幻读的数据不是数据库存储值，是统计值。

四类隔离级别：

用来解决上述三类读问题，隔离级别由高到低分为：未提交读、读写提交、可重复读、串行化。

未提交读：

• 允许一个事务读取另一个事务没有提交的数据；
• 优点：并发能力高；
• 缺点：可能发生脏读；
• 是最低的隔离级别，一种危险的隔离级别。

读写提交：

• 一个事务只能读取另一个事务已经提交的数据；
• 优点：解决脏读问题；
• 缺点：可能造成不可重复读问题。

克服脏读

可重复度：

• 克服不可重复读问题；
• 优点：克服不可重复读问题；
• 缺点：

克服不可重复读

串行化：

• 要求所有SQL按顺序执行；
• 优点：保证数据一致性；
• 缺点：性能低。

使用合理的隔离级别解决三类读的问题：

使用隔离级别解决三类读问题

考虑性能，在实际中会以读写提交为主，其能防止脏读，不能避免不可重复读与幻读。为了克服数据不一致性与性能问题，可以使用乐观锁或使用Redis作为数据载体。

对于隔离级别，不同数据库支持不同：Oracle支持读写提交和串行化，默认读写提交；MySQL支持4种，默认可重复读。

修改隔离级别的方法：

• 在@Transactional注解上配置属性；

  @Service
  @Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)
  public class UserService{
  

修改隔离级别

• 通过application.properties配置文件配置；

  #隔离级别数字配置含义：
  #-1 数据库默认隔离级别
  #1  未提交读
  #2  读写提交
  #4  可重复读
  #8  串行化
  #tomcat数据源默认隔离级别
  spring.datasource.tomcat.default-transaction-isolation=2
  #dbcp2数据库连接池默认隔离级别
  #spring.datasource.dbcp2.default-transaction-isolation=2

4. 传播行为

传播行为是方法间调用事务采取的策略问题。如在处理批量文件时，大部分成功，小部分失败，我们只希望那小部分失败的回滚。

Spring在Propagation源码中定义了7种传播行为：

public enum Propagation {
    /**
     * 需要事务，默认传播行为，如果当前存在事务，就沿用当前事务，
     * 否则新建一个事务运行子方法
     */
    REQUIRED(0),

    /**
     * 支持事务，如果当前存在事务，就沿用当前事务，
     * 否则继续采用无事务方式运行子方法
     */
    SUPPORTS(1),

    /**
     * 必须使用事务，如果当前存在事务，就沿用当前事务，
     * 如果当前没有事务，则会抛出异常
     */
    MANDATORY(2),

    /**
     * 无论当前事务是否存在，都会创建新事务运行方法，
     * 这样新事务就可以拥有新的锁和隔离级别等特性，与当前事务相互独立
     */
    REQUIRES_NEW(3),

    /**
     * 不支持事务，当前存在事务时，将挂起事务，运行方法
     */
    NOT_SUPPORTED(4),

    /**
     * 不支持事务，如果当前存在事务时，则抛出异常，否则继续使用无事务机制运行
     */
    NEVER(5),

    /**
     * 在当前方法调用子方法时，如果子方法发生异常
     * 只回滚子方法执行过的sql，而不回滚当前方法的事务
     */
    NESTED(6);

    private final int value;

    private Propagation(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int value() {
        return this.value;
    }
}

其中，REQUIRED、REQUIRES_NEW、NESTED三种传播行为最常用。

添加传播行为方法：

@Service
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public class UserService{

对于NESTED而言，并不是所有数据库支持保存点技术，因此Spring的内部规则是：如果数据库支持保存点技术，就启用保存点技术；反之则新建一个任务去运行子方法，相当于REQUIRES_NEW。

NESTED与REQUIRES_NEW的区别是：前者会沿用当前事务的隔离级别和锁等特性，后者拥有自己的隔离级别和锁等特性。

5. @Transactional自调用失效问题

一个类自身方法之间的调用，每次调用不能产生新的事务。

失效原因：

AOP原理是动态代理，而自调用是类自身的调用，不是代理对象去调用，就不会产生AOP，开发者代码无法织入到约定流程中去。

自调用失效问题解决：

• 用一个service调用另一个service；
• 从Spring IoC容器中使用applicationContext.getBean方法获取代理对象。

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最后

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