Spring 源码学习笔记11——Spring事务

Spring事务是基于Spring Aop的扩展

AOP的知识参见《Spring 源码学习笔记10——Spring AOP》

图片参考了https://www.processon.com/view/60f4d859e0b34d0e1b6bb40c?fromnew=1

逻辑事务和物理事务的概念来自https://wiyi.org/physical-and-logical-transactions.html

本文忽略了编程式事务，探究了基于事务注解的申明式事务

系列文章目录和关于我

一丶spring事务相关概念

事务是指访问并更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元，在事务中的操作，要么都做修改，要么都不做。

1.事务传播级别

事务传播级别决定了事务的控制范围，这似乎不是数据库层面的概念。

1.1.required

Spring的默认传播级别，如果上下文中存在事务则加入当前事务，如果不存在事务则新建事务执行

1.2.supports

如果上下文中存在事务则加入当前事务，如果没有事务则以非事务方式执行

1.3.mandatory

该传播级别要求上下文中必须存在事务，否则抛出异常

1.4.requires_new

该传播级别每次执行都会创建新事务，并同时将上下文中的事务挂起，执行完当前线程后再恢复上下文中事务。（子事务的执行结果不影响父事务的执行和回滚）但是内部调用的方法抛出异常，也会导致外部回滚

1.5.not_supported

当上下文中有事务则挂起当前事务，执行完当前逻辑后再恢复上下文事务。（降低事务大小，将非核心的执行逻辑包裹执行。）

1.6.never

该传播级别要求上下文中不能存在事务，否则抛出异常。

1.7.nested

嵌套事务，如果上下文中存在事务则嵌套执行，如果不存在则新建事务

2. 物理事务和逻辑事务

2.1物理事务

所谓物理事务指的就是Connection开启的事务。

2.2逻辑事务

在一个复杂的业务系统中，可能会调用多个service，每个service都有自己的事务(标注了@Transactional)，此时我们需要根据事务传播方式(Propagation)来决定当前事务的行为(比如要挂起创建新事物，还是加入当前事务)。

我们可以认为每个注解了@Transactional的方法都是一个逻辑事务，这些逻辑事务被Spring事务管理，Spring会根据事务传播方式来决定是否开启新事务。

二丶@EnableTransactionManagement注解做了什么

在SpringBoot使用事务的时候我们通常会在配置类上面加一个@EnableTransactionManagement注解来开启事务，其实不加也可以SpringBoot有事务的AutoConfiguration。下来我们看下这个注解干了什么。

重点在于@Import(TransactionManagementConfigurationSelector.class)，TransactionManagementConfigurationSelector实现了ImportSelector.最终会执行selectImports为容器注入bean。

这里会注入AutoProxyRegistrar和ProxyTransactionManagementConfiguration.接下来我们看些这个两个类有什么作用

1.AutoProxyRegistrar

AutoProxyRegistrar实现了ImportBeanDefinitionRegistrar,会向容器中注入需要的BeanDefinition,这里最终调用了AopConfigUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(registry),如果容器中没有名称为org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator的BeanDefinition那么会注入InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator

InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator是AbstractAutoProxyCreator的子类，实现了SmartInstantiationAwareBeanPostProcessor会在getEarlyBeanReference提前暴露代理对象或者在bean完成实例化初始化后调用postProcessAfterInitialization对原始的bean进行aop增强，这部分我们在Spring 源码学习笔记10——Spring AOP 已经学习过了。也就是说这里会注入一个基于动态代理实现Aop增强的一个bean后置处理器

2.ProxyTransactionManagementConfiguration

注入TransactionalEventListenerFactory

这一步是在其父类AbstractTransactionManagementConfiguration中完成的

TransactionalEventListenerFactory在Spring源码学习笔记5——注册BeanPostProcessor，初始化事件多播器，注册事件监听器中我们提到过，它会把标注TransactionalEventListener的方法包装成一个ApplicationListener来响应对应的事件。
注入TransactionInterceptor

TransactionInterceptor是一个Advise一个基于方法拦截器的通知，在其中实现了事务的增强逻辑。Spring 源码学习笔记10——Spring AOP 中我们分析过最后的aop代理对象执行方法的时候会调用到方法拦截器的invoke方法，TransactionInterceptor便是在其中实现了事务的增强。
注入BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor

BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor是一个PointcutAdvisor,是一个Advisor，它使用Pointcut来判断当前对象的方法是否需要增强，使用Advice对方法进行增强。
注入TransactionAttributeSource

这里注入的是AnnotationTransactionAttributeSource，主要负责从类上，方法上，获取@Transactional注解信息,比如抛出什么异常回滚，事务超时事件等。

看完这个类，我们基本上清楚了Spring 事务是如何实现的了，首先是通过BeanPostProcessor于Spring IOC容器结合在一起，在bean实例化初始化后调用后置处理器（如果出现循环依赖那么调用的是提前暴露对象的getEarlyBeanReference）对bean进行Aop增强，在AbstractAutoProxyCreator的wrapIfNecessary方法中，会获取全部的Advisor,便会拿到注入的BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor,然后使用Pointcut进行过滤，然后通过ProxyFactory选择使用JDK动态代理，还是Aop动态代理。后续调用代理对象的方法会调用到，TransactionInterceptor中的invoke实现了事务增强的逻辑。接下来我们详细看看细节部分

三丶Spring事务源码分析

1.BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor

实现了PointcutAdvisor接口，我们看下它的Pointcut到底是什么，它的Advice又是什么。

1.1 Pointcut

BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor维护了一个TransactionAttributeSourcePointcut类型的pointcut，

它实现了StaticMethodMatcherPointcut,它是一个静态方法匹配的Pointcut，这里的静态意思是不会因为入参的参数不同而改变过滤结果。我们看下具体的实现逻辑。

这里的getTransactionAttributeSource返回的是AnnotationTransactionAttributeSource实例，这里的逻辑是只要有TransactionAttributeSource并且可以拿到事务定义信息，那么久视为匹配，后面就会对方法进行增强。

1.2 AnnotationTransactionAttributeSource是如何获取事务定义信息的

getTransactionAttribute由其父类AbstractFallbackTransactionAttributeSource实现，其使用一个ConcurrentHashMap缓存方法和其对应的事务信息，如果缓存中没有那么会调用computeTransactionAttribute方法进行获取。computeTransactionAttribute方法会优先获取方法上面的事务注解信息，然后获取类类上面的注解信息。

可以看到事务注解只能标注在public方法上面，如果是像mybatis这种生成接口动态代理类那么会拿到接口上面的注解信息。

获取注解信息调用了子类的AnnotationTransactionAttributeSource#determineTransactionAttribute方法

这里涉及到一个新的类TransactionAnnotationParser,这是Spring根据AnnotatedElement获取注解的接口，可以扩展此接口实现自己的事务注解，并定制事务定义信息。这些事务注解解析器在构造方法中进行了定义。

可以看到Spring内置了JTA,ejb的事务注解处理器，但是使用的是LinkedHashSet，SpringTransactionAnnotationParser会放在最前面，解析Spring的·@Transactional·注解，这也是我们最常用的事务注解，SpringTransactionAnnotationParser会拿到事务注解信息，然后把注解的属性内容包装成 RuleBasedTransactionAttribute

RuleBasedTransactionAttribute对rollbackOn进行了扩展，配合SpringTransactionAnnotationParser会解析事务注解中的rollbackFor,rollbackForClassName,noRollbackFor,noRollbackForClassName属性来判断异常抛出时是否需要回滚事务。如果这个属性没有值的话，会调用父类的rollbackOn,最终只会在RuntimeException 和 Error上面回滚。

1.3 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor是如何获取到`Advice`的

它实现了BeanFactoryAware,使用advice持有当前通知的引用，如果没有那么从容器中根据名称拿。但是在ProxyTransactionManagementConfiguration中直接设置advice为容器中的TransactionInterceptor,也就是说事务的增强逻辑定义在TransactionInterceptor中。

2.TransactionInterceptor

TransactionInterceptor是事务拦截器，其invoke方法会在代理对象被代理方法执行的时候被回调到

其中invokeWithinTransaction是spring事务原理的关键，此方法在其父类TransactionAspectSupport实现

2.1 利用TransactionAttributeSource获取方法或者类上的事务注解信息

事务注解决定了事务增强的代码执行逻辑，这里使用的TransactionAttributeSource通常是是上文中我们提到的AnnotationTransactionAttributeSource，上文中我们直到，其内部存在map缓存，如果缓存没有那么调用TransactionAnnotationParser链式的进行解析，自然就调用到了SpringTransactionAnnotationParser,SpringTransactionAnnotationParser反射获取注解信息包装成TransactionAttribute对象

2.2 获取事务管理器PlatformTransactionManager

PlatformTransactionManager是spring抽象出的事务管理器接口，主要包含下面三个方法

public interface PlatformTransactionManager {

    //根据指定的传播行为返回当前活动的事务或创建新事务。

   TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException;

    //根据事务状态提交事务

   void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;

  //根据事务状态回滚事务

    void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;

   }

具体实现我们后续遇到对应方法再说。

determineTransactionManager方法决定使用什么事务管理器

这里可以看到Spring是支持@Transactional注解value指定特定的事务管理器，但是我们实际使用中通常是没有指定的，这里就会去bean工程中获取PlatformTransactionManager类型的bean，存在多个就会抛出异常了。这里拿到的一般是DataSourceTransactionManager

2.3 根据事务传播级别来决定是否由必要创建事务createTransactionIfNecessary

首先调用getTransaction方法获取一个事务，然后调用prepareTransactionInfo封装事务的处理配置信息并绑定到当前线程

其中getTransaction在AbstractPlatformTransactionManager中是一个final的模板方法,它首先判断是否存在一个事务，如果存在那么调用handleExistingTransaction来创建事务，如果不存在那么根据事务传播级别来决定是否创建事务。

不存在事务的情况

首先要求超时时长不能小于-1.-1表示的使用底层事务系统的默认超时，如果不支持超时，则使用无

然后如果的传播级别是MANDATORY支持当前事务，如果不存在则抛出异常,也就是说MANDATORY要求外层调用方法是在一个具备事务的情况下进行的调用.

如果隔离级别是Required(支持当前事务，如果当前不存在事务那么创建一个新事务),RequireNew（创建一个新事务，如果存在事务则暂停当前事务）,Nested（如果当前事务存在，则在嵌套事务中执行）那么会执行下面的逻辑

首先是挂起当前事务，由于当前不存在事务，其实是把当前存在TransactionSynchronization事务同步回调的接口信息保存在SuspendedResourcesHolder中。在DataSourceTransactionManager中doBegin方法会获取对应的Connection,然后根据事务定义对Connection进行设置，比如如果是只读事务那么会执行SET TRANSACTION READ ONLY设置事务只读，设置超时时长，关闭自动提交等,并且把创建的事务信息绑定到resources ThreadLocal中。

prepareSynchronization负责把事务相关信息设置到ThreadLocal中，并且初始化TransactionSynchronization的LinkedHashSet，这样我们我们通过TransactionSynchronizationManager加入一些回调方法的时候不会抛NPE，之所以使用LinkedHashSet是TransactionSynchronizationManager支持Ordered接口,@Order注解进行排序

如果是 SUPPORTS(支持当前事务,如果不存在，则以非事务方式执行),NOT_SUPPORTED(不支持当前事务；始终以非事务方式执行) ,NEVER(不支持当前事务，如果当前事务存在，则抛出异常)那么

不会开启事务，但是支持事务同步
存在事务的情况
1. 是如何判断是否存在事务的
  
  首先doGetTransaction方法会获取resources ThreadLocal中的事务信息，这个事务信息是在doBegin方法中绑定的
  
  然后调用isExistingTransaction来判断是否存在事务，
  
  同样doBegin方法会设置transactionActive为true。
  
  最后如果存在事务那么会执行下面的handleExistingTransaction来根据事务传播级别来创建事务
2. handleExistingTransaction
  
  首先如果传播级别是NEVER(不支持当前事务，如果当前事务存在，则抛出异常)当前存在事务，那么抛出异常
  
  如果传播级别是NOT_SUPPORTED(不支持当前事务；始终以非事务方式执行)那么
  
  不会开启事务，但是支持事务同步，并且会挂起当前事务，其中prepareTransactionStatus会初始化事务同步set,并且把当前事务的信息包装到DefaultTransactionStatus并返回
  
  如果传播级别是RequireNew（创建一个新事务，如果存在事务则暂停当前事务）会挂起当前事务，从ThreadLocal中解绑，然后开启新事务，并初始化TransactionSynchronization`的set
  
  如果传播级别是Nested（如果当前事务存在，则在嵌套事务中执行）,首先会判断是否允许嵌套事务，如果不允许那么抛出异常，通常DataSourceTransactionManager使用savepoint来实现嵌套事务
  
  调用Connection#setSavepoint方法
  
  最后如果是Required(支持当前事务，如果当前不存在事务那么创建一个新事务) SUPPORTS(支持当前事务；如果不存在，则以非事务方式执行) MANDATORY（支持当前事务；如果当前不存在事务，则抛出异常）
  
  都不会产生新的事务。

2.4 prepareTransactionInfo包装事务信息并绑定到ThreadLocal

这里会使用oldTransactionInfo记录之前的事务信息，并且绑定当前事务信息到ThreadLocal上，这样A事务方法调用B事务方法的时，能像栈一样先进后出。在invokeWithinTransaction调用完业务方法后，会调用cleanupTransactionInfo把oldTransactionInfo重写设置到ThreadLocal中，这意味着B方法执行结束，回到了A方法的调用栈中。

2.5 回调业务逻辑`InvocationCallback#proceedWithInvocation`

其实调用的是MethodInvocation#proceed,如果当前对象存在多层代理，比如先事务代理，再基于@AspectJ注解的方法调用时长统计，那么后面代理增强也会执行，具体逻辑在ReflectiveMethodInvocation#proceed方法中，如果还存在其他的拦截器链那么会继续执行拦截器中的逻辑，否则直接执行我们自己的业务逻辑代码，这部分在Spring 源码学习笔记10——Spring AOP 说到过。

2.6 completeTransactionAfterThrowing 业务逻辑出现异常时的处理

这里rollbackOn取决于事务注解上面标注的在什么异常上回滚，在什么异常上不回滚，默认是在RuntimeException和Error上面才会回滚。

下面我们看下是如何回滚事务的

执行回滚DataSourceTransactionManager是调用的Connection#rollback方法，这里首先会获取ThreadLocal中的TransactionSynchronization并且按照@Order和Ordered排序然后依次调用beforeCompletion,如果具备回滚点，那么直接回滚到保存点，如果是一个新事务，那么直接回滚，如果不是一个独立的事务，只是标记需要回滚，执行完这些后，还会回调triggerAfterCompletion,排序然后调用TransactionSynchronization#afterCompletion方法，然后调用cleanupAfterCompletion清理资源，并且恢复被挂起的线程。

2.7 commitTransactionAfterReturning提交事务

具体逻辑在processCommit中进行

DataSourceTransactionManager提交事务是执行的是Connection#commit

同样完成只会还会调用triggerAfterCommit,triggerAfterCompletion并清理ThreadLocal中的内容，并且恢复被挂起的事务。

3.事务同步回调接口TransactionSynchronization

其中beforeCommit,beforeCompletion,aterCommit，afterCompletion，只有当前事务时一个独立事务的时候才会回调，而且如果提交或者回滚的时候出现异常，beforeCompletion,afterCompletion也会被调用，我们可以通过TransactionSynchronizationManager#registerSynchronization注册回调的逻辑。

那么什么时候事务被视作时一个独立事务昵

如果外部不存在一个事务，并且传播级别是REQUIRED,REQUIRES_NEW,NESTED
如果外部存在一个事务，且传播级别为REQUIRES_NEW
如果外部存在一个事务，且传播级别为嵌套事务，但是此时不是通过保存点来实现嵌套事务