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Spring高手之路25——深入解析事务管理的切面本质

文章目录

1. 事务管理的切面本质

  事务管理在

Spring

中的实现依赖于

AOP

,而

AOP

主要通过代理机制来实现。具体而言,

AOP

通过代理对象拦截对目标方法的调用,并在方法调用前后插入事务管理逻辑。拦截器机制是

AOP

实现的一部分,用于定义具体的增强逻辑。

Spring

能够通过

AOP

将事务管理逻辑独立出来,作为一个切面应用于所有标注了

@Transactional

的方法。代理对象会拦截对这些方法的调用,并在方法执行前后插入事务管理逻辑。

  在事务管理中,拦截器机制起到了关键作用。

Spring

使用

TransactionInterceptor

拦截器来处理事务逻辑。

TransactionInterceptor

在方法调用之前开启事务,在方法执行过程中进行事务管理,并在方法调用结束后根据执行结果提交或回滚事务。这种机制确保了事务管理逻辑与业务逻辑的解耦,提高了代码的可维护性和可读性。

2. 用AOP手动实现 @Transactional 基本功能

  为了能更清晰的理解到

@Transactional

本质就是

AOP

,我们自行实现一个

@MyTransactional

注解,来简单模拟

@Transactional

的功能。

  我这里为了演示

API

的使用,在代码演示的时候会设置事务的隔离级别为

READ_COMMITTED

,设置事务的传播行为为

REQUIRES_NEW

全部代码如下:

  1. 数据库表创建

首先,创建

test

表:

CREATETABLE`test`(`id`bigintunsignedNOTNULLAUTO_INCREMENT,`name`varchar(255)NOTNULLDEFAULT'',PRIMARYKEY(`id`))ENGINE=InnoDBAUTO_INCREMENT=1DEFAULTCHARSET=utf8mb4
  1. 配置数据源、MyBatis和事务管理器
packagecom.example.demo.configuration;importorg.apache.ibatis.session.SqlSessionFactory;importorg.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean;importorg.mybatis.spring.SqlSessionTemplate;importorg.mybatis.spring.annotation.MapperScan;importorg.springframework.context.annotation.Bean;importorg.springframework.context.annotation.ComponentScan;importorg.springframework.context.annotation.Configuration;importorg.springframework.context.annotation.EnableAspectJAutoProxy;importorg.springframework.core.io.support.PathMatchingResourcePatternResolver;importorg.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;importorg.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource;importorg.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;importjavax.sql.DataSource;@Configuration@ComponentScan(basePackages ="com.example.demo")@MapperScan("com.example.demo.mapper")@EnableAspectJAutoProxypublicclassAppConfig{@BeanpublicDataSourcedataSource(){DriverManagerDataSource dataSource =newDriverManagerDataSource();
        dataSource.setDriverClassName("com.mysql.cj.jdbc.Driver");
        dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/demo");
        dataSource.setUsername("root");
        dataSource.setPassword("password");return dataSource;}@BeanpublicSqlSessionFactorysqlSessionFactory(DataSource dataSource)throwsException{SqlSessionFactoryBean sqlSessionFactoryBean =newSqlSessionFactoryBean();
        sqlSessionFactoryBean.setDataSource(dataSource);
        sqlSessionFactoryBean.setMapperLocations(newPathMatchingResourcePatternResolver().getResources("classpath*:mybatis/**/*.xml"));return sqlSessionFactoryBean.getObject();}@BeanpublicSqlSessionTemplatesqlSessionTemplate(SqlSessionFactory sqlSessionFactory){returnnewSqlSessionTemplate(sqlSessionFactory);}@BeanpublicPlatformTransactionManagertransactionManager(DataSource dataSource){returnnewDataSourceTransactionManager(dataSource);}}
  1. 创建 Mapper 接口和 XML 映射文件

这里

TestMapper.java

TestMapper.xml

定义了数据库操作方法。

TestMapper.java:

packagecom.example.demo.mapper;importcom.example.demo.model.Test;publicinterfaceTestMapper{// 定义插入Test的方法voidinsertTest(Test test);// 定义根据ID查询Test的方法TestselectTestById(Long id);}

TestMapper.xml:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?><!DOCTYPEmapperPUBLIC"-//mybatis.org//DTD Mapper 3.0//EN""http://mybatis.org/dtd/mybatis-3-mapper.dtd"><mappernamespace="com.example.demo.mapper.TestMapper"><!-- 插入记录到test表 --><insertid="insertTest"parameterType="com.example.demo.model.Test">
        INSERT INTO test (name) VALUES (#{name})
    </insert><!-- 根据ID查询test表中的记录 --><selectid="selectTestById"parameterType="long"resultType="com.example.demo.model.Test">
        SELECT * FROM test WHERE id = #{id}
    </select></mapper>
  1. 创建模型类
Test.java

定义了数据表对应的实体类。

Test.java:

packagecom.example.demo.model;// 定义Test类与数据库表test对应publicclassTest{privateLong id;// 主键IDprivateString name;// 名称// 获取IDpublicLonggetId(){return id;}// 设置IDpublicvoidsetId(Long id){this.id = id;}// 获取名称publicStringgetName(){return name;}// 设置名称publicvoidsetName(String name){this.name = name;}}
  1. 创建自定义事务注解

MyTransactional.java:

packagecom.example.demo.annotation;importjava.lang.annotation.ElementType;importjava.lang.annotation.Retention;importjava.lang.annotation.RetentionPolicy;importjava.lang.annotation.Target;// 自定义事务注解@Target({ElementType.METHOD,ElementType.TYPE})@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)public@interfaceMyTransactional{}
  1. 创建事务管理切面

TransactionAspect.java:

packagecom.example.demo.aspect;importorg.aspectj.lang.ProceedingJoinPoint;importorg.aspectj.lang.annotation.Around;importorg.aspectj.lang.annotation.Aspect;importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;importorg.springframework.stereotype.Component;importorg.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;importorg.springframework.transaction.TransactionStatus;importorg.springframework.transaction.support.DefaultTransactionDefinition;@Aspect// 声明这是一个切面类@Component// 将这个类标记为 Spring 组件publicclassTransactionAspect{@Autowired// 注入事务管理器privatePlatformTransactionManager transactionManager;// 环绕通知,拦截所有标注了 @MyTransactional 的方法@Around("@annotation(com.example.demo.annotation.MyTransactional)")publicObjectaround(ProceedingJoinPoint pjp)throwsThrowable{// 创建默认事务定义DefaultTransactionDefinition def =newDefaultTransactionDefinition();// 设置事务的传播行为为REQUIRES_NEW
        def.setPropagationBehavior(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW);// 设置事务的隔离级别为READ_COMMITTED
        def.setIsolationLevel(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED);// 获取事务状态对象,开启事务TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(def);Object result;try{
            result = pjp.proceed();// 执行目标方法
            transactionManager.commit(status);// 提交事务}catch(Throwable ex){
            transactionManager.rollback(status);// 回滚事务throw ex;}return result;// 返回结果}}
  1. 创建 Service

TestService.java:

packagecom.example.demo.service;importcom.example.demo.mapper.TestMapper;importcom.example.demo.model.Test;importcom.example.demo.annotation.MyTransactional;importorg.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;importorg.springframework.stereotype.Service;@Service// 标记这个类为 Spring 服务组件publicclassTestService{@Autowired// 注入 TestMapperprivateTestMapper testMapper;// 使用自定义的 @MyTransactional 注解@MyTransactionalpublicvoidcreateTest(Test test){
        testMapper.insertTest(test);// 插入记录// 模拟异常以测试事务回滚if("error".equals(test.getName())){thrownewRuntimeException("Simulated error");}}// 根据 ID 查询记录publicTestgetTestById(Long id){return testMapper.selectTestById(id);}}
  1. Main 方法

创建一个

Main

方法来启动

Spring

应用程序并执行测试逻辑:

MainApp.java:

packagecom.example.demo;importcom.example.demo.configuration.AppConfig;importcom.example.demo.model.Test;importcom.example.demo.service.TestService;importorg.springframework.context.ApplicationContext;importorg.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;publicclassDemoApplication{publicstaticvoidmain(String[] args){// 加载 Spring 配置文件ApplicationContext context =newAnnotationConfigApplicationContext(AppConfig.class);// 获取 TestService BeanTestService testService = context.getBean(TestService.class);try{Test test =newTest();
            test.setName("success");
            testService.createTest(test);System.out.println("Test with name 'success' created.");}catch(Exception e){System.out.println("Failed to create test with name 'success': "+ e.getMessage());}try{Test test =newTest();
            test.setName("error");
            testService.createTest(test);}catch(Exception e){System.out.println("Failed to create test with name 'error': "+ e.getMessage());}}}

执行结果如下:

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

  注意:使用

DefaultTransactionDefinition

来设置事务的隔离级别和传播行为时,这些设置是针对当前事务的,而不是针对整个数据库会话的。具体来说,事务的隔离级别和传播行为是在事务管理器(例如

DataSourceTransactionManager

)控制的事务范围内有效。

  当设置事务的隔离级别为

READ_COMMITTED

时,实际上是针对当前事务的连接设置的。这意味着在当前事务的生命周期内(从事务开始到提交或回滚),该隔离级别是有效的。一旦事务结束,连接的隔离级别会被重置为默认值。

  在

JDBC

Spring

框架中,事务的隔离级别通常用整数来表示。以下是这些隔离级别及其对应的整数值:

  • TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT (0): 默认隔离级别,这个值依赖于底层数据库的默认设置。
  • TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED (1): 读未提交。这是最低的隔离级别,允许读取未提交的数据,可能会导致脏读。
  • TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED (2): 读已提交。只允许读取已提交的数据,可以防止脏读。
  • TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ (4): 可重复读。保证在同一个事务中多次读取相同数据的结果是一致的,防止不可重复读。
  • TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE (8): 串行化。这是最高的隔离级别,确保事务完全串行化执行,防止脏读、不可重复读和幻读,但性能较低。

3. PlatformTransactionManager的设计

  从上面可以看到,提交事务和回滚事务都是由

PlatformTransactionManager

对象操作的。

PlatformTransactionManager

是做什么的?

  在日常开发中,虽然我们通常使用

@Transactional

注解来管理事务,但实际上

PlatformTransactionManager

在后台起着关键作用。

Spring

的事务管理是通过代理机制和

AOP

(面向切面编程)来实现的,

PlatformTransactionManager

就是在这个过程中被使用的核心组件。

PlatformTransactionManager

接口定义了以下主要方法:

1. getTransaction(TransactionDefinition definition):

  • 这是用于开始一个新的事务或返回当前事务的句柄的方法。它根据传入的TransactionDefinition(事务定义)参数来决定是否需要开启一个新事务,或者参与一个现有的事务。比如,若是REQUIRES_NEW,代表如果没有事务存在,它会创建一个新的事务。
  • TransactionDefinition参数包括事务的传播行为、隔离级别、超时时间和是否只读等属性。

  句柄(

handle

)在编程中的作用可以理解为一种引用或者标识符,也可以理解为指针。用来间接地访问某个资源或对象。句柄的目的是简化和抽象资源管理,不需要直接操作底层资源,只需要通过句柄来进行操作。

Spring

事务管理中,句柄用来表示事务的状态和上下文。这个句柄并不是实际的事务对象,而是对事务的一种引用或标识,使得

Spring

框架可以管理事务的生命周期。
现实生活中的类比
图书馆借书卡:

  • 在图书馆中,你有一张借书卡,这张借书卡上有一个唯一的编号。
  • 借书卡相当于一个句柄,它并不直接代表你借的书,而是代表在图书馆的借书权限和记录。
  • 当你想借书或还书时,只需要出示这张借书卡,图书馆的系统会通过借书卡的编号找到你的借书记录,完成借书或还书操作。

在编程中,句柄扮演的角色类似于借书卡的编号,通过句柄可以间接地操作或访问实际的资源。

2. commit(TransactionStatus status):

  • 提交给定的事务,TransactionStatus包含了事务的具体信息。
  • 如果事务被成功提交,则对数据库的所有更改将被保存。

3. rollback(TransactionStatus status):

  • 回滚给定的事务,TransactionStatus包含了事务的具体信息。
  • 如果事务被回滚,则对数据库的所有更改将被撤销。

4. 事务拦截器TransactionInterceptor

  在

Spring

中,事务拦截器是通过

AOP

(面向切面编程)机制实现的。事务拦截器会拦截标注了

@Transactional

注解的方法调用,并在方法执行前后管理事务。

  1. 事务管理的启用

  在

Spring

应用中,事务管理通常通过

@EnableTransactionManagement

注解启用,这会注册必要的基础设施来处理事务。

@Configuration@EnableTransactionManagementpublicclassAppConfig{// 配置数据源和事务管理器}
  1. 事务拦截器的配置
@EnableTransactionManagement

会配置一个事务顾问(

advisor

)和一个事务拦截器(

interceptor

)。这些组件在

Spring

容器启动时被注册。

关键类和接口

  1. TransactionManagementConfigurationSelector:负责选择启用事务管理所需的配置类。
  2. ProxyTransactionManagementConfiguration:具体配置类,负责注册事务管理相关的bean
  3. TransactionInterceptor:事务拦截器,实际负责事务管理的逻辑。

TransactionInterceptor的工作原理

TransactionInterceptor

Spring

事务管理的核心组件之一,它实现了

MethodInterceptor

接口,通过

AOP

拦截标注了

@Transactional

的方法,并在方法执行前后进行事务管理。

TransactionInterceptor的源码位置

TransactionInterceptor

类位于

org.springframework.transaction.interceptor

包中。以下是其关键部分的简化代码和解释

packageorg.springframework.transaction.interceptor;importorg.aopalliance.intercept.MethodInterceptor;importorg.aopalliance.intercept.MethodInvocation;importorg.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;importorg.springframework.transaction.TransactionStatus;importorg.springframework.transaction.support.TransactionCallback;importorg.springframework.transaction.support.TransactionTemplate;publicclassTransactionInterceptorextendsTransactionAspectSupportimplementsMethodInterceptor{@OverridepublicObjectinvoke(MethodInvocation invocation)throwsThrowable{// 获取目标方法Method method = invocation.getMethod();// 获取事务属性TransactionAttributeSource tas =getTransactionAttributeSource();TransactionAttribute txAttr = tas.getTransactionAttribute(method, invocation.getThis().getClass());// 获取事务管理器PlatformTransactionManager tm =determineTransactionManager(txAttr);// 如果没有事务属性或事务管理器,则直接执行方法if(txAttr ==null|| tm ==null){return invocation.proceed();}// 创建事务模板TransactionTemplate tt =createTransactionTemplate(tm, txAttr);// 开启事务,执行目标方法,并管理事务提交或回滚return tt.execute(newTransactionCallback<Object>(){@OverridepublicObjectdoInTransaction(TransactionStatus status){try{return invocation.proceed();}catch(Throwable ex){// 回滚事务
                    status.setRollbackOnly();thrownewRuntimeException(ex);}}});}}

时序图如下:

在这里插入图片描述
过程描述

  1. 客户端调用目标方法:
  • 客户端发起对目标方法的调用。
  • 这一调用被 TransactionInterceptor 拦截。
  1. 获取事务属性:
  • TransactionInterceptor 通过 TransactionAttributeSource 获取目标方法的事务属性。
  • 事务属性包括事务的传播行为、隔离级别、超时设置等。
  • TransactionAttributeSource 返回获取到的事务属性。
  1. 确定事务管理器:
  • TransactionInterceptor 确定要使用的 PlatformTransactionManager
  1. 获取事务管理器:
  • 根据事务属性获取适当的事务管理器。
  • 事务管理器负责管理事务的生命周期(开始、提交、回滚)。
  1. 检查事务属性和事务管理器:
  • TransactionInterceptor 检查是否获取到事务属性和事务管理器。
  • 如果没有获取到事务属性或事务管理器,则直接执行目标方法,不进行事务管理。
  • TransactionInterceptor 调用目标方法并返回执行结果。
  1. 创建事务模板:
  • 如果获取到事务属性和事务管理器,TransactionInterceptor 创建一个 TransactionTemplate
  • TransactionTemplate 用于简化事务操作。
  1. 使用事务模板执行目标方法:
  • TransactionInterceptor 使用 TransactionTemplate 开启事务并执行目标方法。
  1. 方法执行成功:
  • 如果目标方法执行成功,事务模板提交事务。
  • 事务模板返回执行结果。
  • TransactionInterceptor 将结果返回给客户端。
  1. 方法执行抛出异常:
  • 如果目标方法抛出异常,事务模板回滚事务。
  • 事务模板抛出异常。
  • TransactionInterceptor 将异常抛出给客户端。

**当

Spring

启动时,

@EnableTransactionManagement

启用事务管理,

Spring

会自动配置事务拦截器

TransactionInterceptor

。当调用标注了

@Transactional

的方法时,

TransactionInterceptor

会拦截该方法,并通过

PlatformTransactionManager

管理事务的开启、提交和回滚。**

总结

  • @EnableTransactionManagement启用事务管理,并注册必要的事务管理组件。
  • TransactionInterceptor通过AOP拦截事务方法,并管理事务的开启、提交和回滚。
  • PlatformTransactionManager在后台执行实际的事务操作。

有兴趣的小伙伴可以自行去学习了解

TransactionInterceptor

如何处理事务,以及在事务属性解析、事务管理器选择等方面的具体实现。

5. 时序图展示事务管理流程

这里展示处理事务时的作用流程,包含多种事务传播行为的判断。

在这里插入图片描述

详细步骤解释

1. 调用带有@Transactional的方法:

  • 客户端调用标注了@Transactional的方法。
  • AOP拦截器拦截该方法调用。

2. 获取事务:

  • AOP拦截器,也就是事务拦截器,调用PlatformTransactionManagergetTransaction(TransactionDefinition)方法获取事务。
  • 事务管理器检查当前事务上下文,确定是否需要创建新事务或加入现有事务。

3. 处理传播行为:

  • 根据TransactionDefinition中的传播行为(Propagation Behavior)决定事务的处理方式。
  • REQUIRED:如果没有现有事务,创建新事务;如果已有事务,加入现有事务。
  • REQUIRES_NEW:总是创建新事务,如果已有事务,则挂起当前事务。
  • SUPPORTS:如果有现有事务,则加入现有事务;如果没有事务,则以非事务方式执行。
  • NOT_SUPPORTED:如果有现有事务,则挂起当前事务,以非事务方式执行。
  • MANDATORY:如果没有现有事务,则抛出异常。
  • NEVER:如果有现有事务,则抛出异常。
  • NESTED:如果有现有事务,则创建嵌套事务;如果没有事务,则创建新事务。

4. 执行目标方法:

  • AOP拦截器通知客户端继续执行业务逻辑。
  • 客户端执行数据库操作(例如保存实体)。

5. 提交或回滚事务:

如果业务逻辑执行过程中抛出异常:

  • AOP拦截器调用事务管理器的rollback(TransactionStatus)方法。
  • 事务管理器执行回滚操作,并返回回滚状态。
  • AOP拦截器将异常抛回给客户端。

如果业务逻辑正常执行完毕:

  • AOP拦截器调用事务管理器的commit(TransactionStatus)方法。
  • 事务管理器执行提交操作,并返回提交状态。
  • AOP拦截器将结果返回给客户端。

6. 事务与线程的关系——@Transactional方法内的异步线程

  在写业务的时候可以会遇到,一个方法内部有数据库操作和异步线程的操作,如果是数据库操作的异常,这肯定会回滚,如果数据库操作正常,异步线程执行的时候出现异常,数据库操作会回滚吗?

用一个例子简洁的说明

@ServicepublicclassOrderService{@AutowiredprivateOrderRepository orderRepository;@TransactionalpublicvoidplaceOrder(Order order){// 保存订单
        orderRepository.save(order);// 启动异步任务CompletableFuture.runAsync(()->{try{// 模拟异步任务抛出异常if(true){thrownewRuntimeException("异步任务出错");}}catch(Exception e){// 异常处理逻辑// 记录日志,发送告警等System.err.println("异步任务异常: "+ e.getMessage());}});// 其他业务逻辑}}

答案如下:

  在

@Transactional

方法中直接启动的异步线程如果抛出异常,不会导致整个事务回滚。事务的边界仅限于当前线程,异步线程中的异常不会影响主事务。

事务和线程的关系如下

  1. 事务绑定到线程上下文
  • Spring的事务管理是基于TransactionSynchronizationManager来管理事务状态的。
  • 每个事务在当前线程中开始,事务状态(如是否提交或回滚)存储在当前线程的ThreadLocal变量中。这意味着事务的边界是线程级的。
  1. @Transactional的工作原理
  • 当一个方法被@Transactional注解修饰时,Spring会通过AOP创建一个代理,该代理会在方法调用之前开启事务,在方法完成之后根据方法执行情况提交或回滚事务。
  • 事务的开始和结束都发生在当前线程中,即事务的边界局限于执行该方法的线程。

异步线程与事务的独立性

  1. 异步任务在不同的线程中执行:
  • 异步任务通常使用@Async注解、CompletableFuture.runAsyncnew Thread或自定义线程池来启动。无论哪种方式,异步任务会在一个新的线程中运行。
  • 新线程没有继承原始线程的ThreadLocal变量,包括事务上下文,因此异步线程不参与主事务。
  1. 事务状态的隔离:
  • 主线程中执行的事务与异步线程中的操作是独立的。即使异步线程中抛出异常,也不会影响主线程的事务状态。
  • 异步线程中的异常只会在异步线程中传播,不会传播回主线程。

总结

  • Spring的事务管理是线程绑定的,每个事务与启动它的线程绑定。
  • 异步任务在不同的线程中执行,不继承主线程的事务上下文。
  • 异步线程中的异常不会影响主线程的事务状态。

7. @Transactional 代理机制源码引导分析

  一旦分析源码,文章的可阅读性就降低了,这里留有有兴趣的小伙伴自行阅读。

  在

Spring

框架中,

@Transactional

的代理机制主要涉及几个关键类和接口,包括

TransactionInterceptor

ProxyTransactionManagementConfiguration

TransactionAttributeSourceAdvisor

ProxyFactoryBean

等。下面是一些关键的源码位置:

TransactionInterceptor:这个类位于

org.springframework.transaction.interceptor

包中,它是事务管理的核心拦截器。

TransactionAttributeSourceAdvisor:这个类位于

org.springframework.transaction.annotation

包中,它是

AOP Advisor

,负责根据事务注解创建切点。

ProxyTransactionManagementConfiguration:这个类位于

org.springframework.transaction.annotation

包中,它是事务管理配置的核心,负责注册事务管理相关的

bean

  可以从

@EnableTransactionManagement

注解开始追踪源码,该注解引导到

ProxyTransactionManagementConfiguration

类,该类配置了事务管理的

AOP

切面。

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本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_34115899/article/details/143216984
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