目录1. SpringBoot 事务1.1. 事务的隔离级别1.2. Spring中事务的传播机制1.3. Spring中事务如何实现异常回滚的2. 手写注解实现事务回滚2.1. Maven 加入依赖2.2. 新建一个注解2.3. 新建连接管理器2.4. 新建一个切面2.4. 编写一个 Service
白菜Java自习室 涵盖核心知识
1. SpringBoot 事务
一直在用 SpringBoot 中的 @Transactional 来做事务管理，但是很少没想过 SpringBoot 是如何实现事务管理的，今天从源码入手，看看 @Transactional 是如何实现事务的，最后我们结合源码的理解，自己动手写一个类似的注解来实现事务管理，帮助我们加深理解。
1.1. 事务的隔离级别
事务为什么需要隔离级别呢？这是因为在并发事务情况下，如果没有隔离级别会导致如下问题：
脏读 (Dirty Read) ：当A事务对数据进行修改，但是这种修改还没有提交到数据库中，B事务同时在访问这个数据，由于没有隔离，B获取的数据有可能被A事务回滚，这就导致了数据不一致的问题。 丢失修改 (Lost To Modify)：当A事务访问数据100，并且修改为100-1=99，同时B事务读取数据也是100，修改数据100-1=99，最终两个事务的修改结果为99，但是实际是98。事务A修改的数据被丢失了。 不可重复读 (Unrepeatable Read)：指A事务在读取数据X=100的时候，B事务把数据X=100修改为X=200,这个时候A事务第二次读取数据X的时候，发现X=200了，导致了在整个A事务期间，两次读取数据X不一致了，这就是不可重复读。 幻读 (Phantom Read)：幻读和不可重复读类似。幻读表现在，当A事务读取表数据时候，只有3条数据，这个时候B事务插入了2条数据，当A事务再次读取的时候，发现有5条记录了，平白无故多了2条记录，就像幻觉一样。
不可重复读 VS 幻读
不可重复读的重点是修改 ：同样的条件 , 你读取过的数据 , 再次读取出来发现值不一样了，重点在更新操作。幻读的重点在于新增或者删除：同样的条件 , 第 1 次和第 2 次读出来的记录数不一样，重点在增删操作。
所以，为了避免上述的问题，事务中就有了隔离级别的概念，在Spring中定义了五种表示隔离级别的常量 TransactionDefinition：
ISOLATION_DEFAULT：数据库默认的隔离级别，MySQL默认采用的 REPEATABLE_READ 隔离级别。 ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：最低的隔离级别，允许读取未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读。 ISOLATION_READ_COMMITTED：允许读取并发事务已经提交的数据，可以阻止脏读，但是幻读或不可重复读仍有可能发生。 ISOLATION_REPEATABLE_READ：对同一字段的多次读取结果都是一致的，除非数据是被本身事务自己所修改，可以阻止脏读和不可重复读，但幻读仍有可能发生。MySQL中通过MVCC解决了该隔离级别下出现幻读的可能。 ISOLATION_SERIALIZABLE：串行化隔离级别，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读，但是串行化会影响性能。
1.2. Spring中事务的传播机制
为什么Spring中要搞一套事务的传播机制呢？这是Spring给我们提供的事务增强工具，主要是解决方法之间调用，事务如何处理的问题。比如有方法A、方法B和方法C，在A中调用了方法B和方法C。伪代码如下：
MethodA() { MethodB()； MethodC();}
假设三个方法中都开启了自己的事务，那么他们之间是什么关系呢？MethodA的回滚会影响MethodB和MethodC吗？Spring中的事务传播机制就是解决这个问题的。Spring中定义了七种事务传播行为：
PROPAGATION_REQUIRED： 如果存在一个事务，则支持当前事务。如果没有事务则开启一个新的事务。 PROPAGATION_SUPPORTS： 如果存在一个事务，支持当前事务。如果没有事务，则非事务的执行。但是对于事务同步的事务管理器，PROPAGATION_SUPPORTS与不使用事务有少许不同。 PROPAGATION_MANDATORY： 如果已经存在一个事务，支持当前事务。如果没有一个活动的事务，则抛出异常。 PROPAGATION_REQUIRES_NEW： 总是开启一个新的事务。如果一个事务已经存在，则将这个存在的事务挂起。 PROPAGATION_NOT_SUPPORTED： 总是非事务地执行，并挂起任何存在的事务。 PROPAGATION_NEVER： 总是非事务地执行，如果存在一个活动事务，则抛出异常。 PROPAGATION_NESTED： 如果一个活动的事务存在，则运行在一个嵌套的事务中。 如果没有活动事务, 则按 TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED 属性执行。
1.3. Spring中事务如何实现异常回滚的
回顾完了事务的相关知识，接下来我们正式来研究下 Spring Boot 中如何通过 @Transactional 来管理事务的，我们重点看看它是如何实现回滚的。在 Spring 中 TransactionInterceptor 和 PlatformTransactionManager 这两个类是整个事务模块的核心，我们重点研究下这两个类的源码。
TransactionInterceptor 负责拦截方法执行，进行判断是否需要提交或者回滚事务。 PlatformTransactionManager 是 Spring 中的事务管理接口，真正定义了事务如何回滚和提交。
TransactionInterceptor 类中的代码有很多，我简化一下逻辑，方便说明：
// 以下代码省略部分内容 public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable { // 获取事务调用的目标方法 Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null); // 执行带事务调用 return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed); }
invokeWithinTransaction 简化逻辑如下：
// 以下代码省略部分内容 protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass, final InvocationCallback invocation) throws Throwable { Object retVal; try { // 调用真正的方法体 retVal = invocation.proceedWithInvocation(); } catch (Throwable ex) { // 如果出现异常，执行事务异常处理 completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex); throw ex; } finally { // 最后做一下清理工作，主要是缓存和状态等 cleanupTransactionInfo(txInfo); } // 如果没有异常，直接提交事务 commitTransactionAfterReturning(txInfo); return retVal; }
事务出现异常回滚的逻辑 completeTransactionAfterThrowing 如下：
// 以下代码省略部分内容 protected void completeTransactionAfterThrowing(@Nullable TransactionInfo txInfo, Throwable ex) { // 判断是否需要回滚，判断的逻辑就是看有没有声明事务属性，同时判断是不是在目前的这个异常中执行回滚 if (txInfo.transactionAttribute != null && txInfo.transactionAttribute.rollbackOn(ex)) { // 执行回滚 txInfo.getTransactionManager().rollback(txInfo.getTransactionStatus()); } else { // 否则不需要回滚，直接提交即可 txInfo.getTransactionManager().commit(txInfo.getTransactionStatus()); } }
上面的代码已经把 Spring 的事务的基本原理说清楚了，如何进行判断执行事务，如何回滚。下面到了真正执行回滚逻辑的代码中 PlatformTransactionManager 接口的子类，我们以 JDBC 的事务为例，DataSourceTransactionManager 就是 jdbc 的事务管理类。跟踪上面的代码rollback(txInfo.getTransactionStatus()) 可以发现最终执行的代码如下：
@Override protected void doRollback(DefaultTransactionStatus status) { DataSourceTransactionObject txObject = (DataSourceTransactionObject) status.getTransaction(); Connection con = txObject.getConnectionHolder().getConnection(); if (status.isDebug()) { logger.debug("Rolling back JDBC transaction on Connection [" + con + "]"); } try { // 调用jdbc的 rollback进行回滚事务 con.rollback(); } catch (SQLException ex) { throw new TransactionSystemException("Could not roll back JDBC transaction", ex); } }
这里小结下 Spring 中事务的实现思路，Spring 主要依靠 TransactionInterceptor 来拦截执行方法体，判断是否开启事务，然后执行事务方法体，方法体中 catch 住异常，接着判断是否需要回滚，如果需要回滚就委托真正的 TransactionManager 比如 JDBC 中的 DataSourceTransactionManager 来执行回滚逻辑。提交事务也是同样的道理。这里用个流程图展示下思路：
2. 手写注解实现事务回滚
我们弄清楚了 Spring 的事务执行流程，那我们可以模仿着自己写一个注解，实现遇到指定异常就回滚的功能。这里持久层就以最简单的 JDBC 为例。我们先梳理下需求，首先注解我们可以基于 Spring 的 AOP 来实现，接着既然是 JDBC，那么我们需要一个类来帮我们管理连接，用来判断异常是否回滚或者提交。
2.1. Maven 加入依赖
<dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-aop</artifactId> </dependency> <dependency> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-jdbc</artifactId> </dependency>
2.2. 新建一个注解
@Target({ElementType.METHOD})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)@Inherited@Documentedpublic @interface MyTransaction { // 指定异常回滚 Class<? extends Throwable>[] rollbackFor() default {};}
2.3. 新建连接管理器
该类帮助我们管理连接，该类的核心功能是把取出的连接对象绑定到线程上，方便在 AOP 处理中取出，进行提交或者回滚操作。
@Componentpublic class DataSourceConnectHolder { @Autowired private DataSource dataSource; /** * 线程绑定对象 */ ThreadLocal<Connection> resources = new NamedThreadLocal<>("Transactional resources"); public Connection getConnection() { Connection con = resources.get(); if (con != null) { return con; } try { con = dataSource.getConnection(); // 为了体现事务，全部设置为手动提交事务 con.setAutoCommit(false); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } resources.set(con); return con; } public void cleanHolder() { Connection con = resources.get(); if (con != null) { try { con.close(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } } resources.remove(); }}
2.4. 新建一个切面
这部分是事务处理的核心，先获取注解上的异常类，然后捕获住执行的异常，判断异常是不是注解上的异常或者其子类，如果是就回滚，否则就提交。
@Aspect@Componentpublic class MyTransactionAopHandler { @Autowired private DataSourceConnectHolder connectHolder; Class<? extends Throwable>[] es; // 拦截所有MyTransaction注解的方法 @org.aspectj.lang.annotation.Pointcut("@annotation(你的包路径.MyTransaction)") public void Transaction() { } @Around("Transaction()") public Object TransactionProceed(ProceedingJoinPoint proceed) throws Throwable { Object result = null; Signature signature = proceed.getSignature(); MethodSignature methodSignature = (MethodSignature) signature; Method method = methodSignature.getMethod(); if (method == null) { return result; } MyTransaction transaction = method.getAnnotation(MyTransaction.class); if (transaction != null) { es = transaction.rollbackFor(); } try { result = proceed.proceed(); } catch (Throwable throwable) { // 异常处理 completeTransactionAfterThrowing(throwable); throw throwable; } // 直接提交 doCommit(); return result; } /** * 执行回滚，最后关闭连接和清理线程绑定 */ private void doRollBack() { try { connectHolder.getConnection().rollback(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } finally { connectHolder.cleanHolder(); } } /** * 执行提交，最后关闭连接和清理线程绑定 */ private void doCommit() { try { connectHolder.getConnection().commit(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } finally { connectHolder.cleanHolder(); } } /** * 异常处理，捕获的异常是目标异常或者其子类，就进行回滚，否则就提交事务。 */ private void completeTransactionAfterThrowing(Throwable throwable) { if (es != null && es.length > 0) { for (Class<? extends Throwable> e : es) { if (e.isAssignableFrom(throwable.getClass())) { doRollBack(); } } } doCommit(); }}
2.4. 编写一个 Service
saveTest 方法调用了2个插入语句，同时声明了 @MyTransaction 事务注解，遇到 Exception 就进行回滚。
@Servicepublic class MyTransactionTest { @Autowired private DataSourceConnectHolder holder; // 一个事务中执行两个sql插入 @MyTransaction(rollbackFor = NullPointerException.class) public void saveTest(int id) { save(id, "白菜Java自习室"); save(id + 10, "白菜Java自习室"); throw new RuntimeException(); } // 执行sql private void save(int id, String value) { String sql = "insert into test values(?,?)"; Connection connection = holder.getConnection(); PreparedStatement stmt = null; try { stmt = connection.prepareStatement(sql); stmt.setInt(1, id); stmt.setString(2, value); stmt.executeUpdate(); } catch (SQLException e) { e.printStackTrace(); } }}
我们自己通过 JDBC 结合 Spring 的 AOP 自己写了个 @MyTransactional 的注解，实现了遇到指定异常回滚的功能。
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融入银河，就安谧地和明月为伴照亮长天；没入草莽，
