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Spring 事務用法示例與實現原理

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原始碼精品專欄

 

來源:https://dwz.cn/KgGqPOUk

  • 1. 使用示例

  • 2. 標簽解析

  • 3. 實現原理

  • 4. 小結


關於事務,簡單來說,就是為了保證資料完整性而存在的一種工具,其主要有四大特性:原子性,一致性,隔離性和持久性。對於Spring事務,其最終還是在資料庫層面實現的,而Spring只是以一種比較優雅的方式對其進行封裝支持。本文首先會通過一個簡單的示例來講解Spring事務是如何使用的,然後會講解Spring是如何解析xml中的標簽,並對事務進行支持的。

1. 使用示例

關於事務最簡單的示例,就是其一致性,比如在整個事務執行過程中,如果任何一個位置報錯了,那麼都會導致事務回滾,回滾之後資料的狀態將和事務執行之前完全一致。這裡我們以用戶資料為例,在插入用戶資料的時候,如果程式報錯了,那麼插入的動作就會回滾。如下是用戶的物體:

public class User {
  private long id;
  private String name;
  private int age;

  // getter, setter...
}

如下是模擬插入用戶資料的業務代碼:

public interface UserService {
  void insert(User user);
}

@Service
@Transactional
public class UserServiceImpl implements UserService {
  @Autowired
  private JdbcTemplate jdbcTemplate;

  @Override
  public void insert(User user) {
    jdbcTemplate.update("insert into user (name, age) value (?, ?)",
        user.getName(), user.getAge());
  }
}

在進行事務支持時,Spring只需要使用者在需要事務支持的bean上使用@Transactional註解即可,如果需要修改事務的隔離級別和傳播特性的屬性,則使用該註解中的屬性進行指定。這裡預設的隔離級別與各個資料庫一致,比如MySQL是Repeatable Read,而傳播特性預設則為Propagation.REQUIRED,即只需要當前操作具有事務即可。如下是xml檔案的配置:

<bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">
    <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost/test?useUnicode=true"/>
    <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
    <property name="username" value="****"/>
    <property name="password" value="******"/>
bean>



<bean id=“jdbcTemplate” class=“org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate”>
    <property name=“dataSource” ref=“dataSource”/>
bean>

<bean id=“transactionManager” class=“org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager”>
    <property name=“dataSource” ref=“dataSource”/>
bean>

<context:component-scan base-package=“com.transaction”/>
<tx:annotation-driven/>

上述資料庫配置用戶按照各自的設置進行配置即可。可以看到,這裡對於資料庫的配置,主要包括四個方面:

  • DataSource配置:設置當前應用所需要連接的資料庫,包括鏈接,用戶名,密碼等;

  • JdbcTemplate宣告:封裝了客戶端呼叫資料庫的方式,用戶可以使用其他的方式,比如JpaRepository,Mybatis等等;

  • TransactionManager配置:指定了事務的管理方式,這裡使用的是DataSourceTransactionManager,對於不同的鏈接方式,也可以進行不同的配置,比如對於JpaRepository使用JpaTransactionManager,對於Hibernate,使用HibernateTransactionManager;

  • tx:annotation-driven:主要用於事務驅動,其會通過AOP的方式宣告一個為事務支持的Advisor,通過該Advisor和事務的相關配置進行事務相關操作。

按照上述配置,我們的事務功能即配置完成,如下是我們的驅動類程式:

public class TransactionApp {
  @Test
  public void testTransaction() {
    ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
    UserService userService = ac.getBean(UserService.class);
    User user = getUser();
    userService.insert(user);
  }

  private User getUser() {
    User user = new User();
    user.setName("Mary");
    user.setAge(27);
    return user;
  }
}

運行上述程式之後,可以看到資料庫中成功新增了一條資料。這裡如果我們將業務代碼的插入陳述句之後手動丟擲一個異常,那麼,理論上插入陳述句是會回滾的。如下是修改後的service代碼:

@Service
@Transactional
public class UserServiceImpl implements UserService {
  @Autowired
  private JdbcTemplate jdbcTemplate;

  @Override
  public void insert(User user) {
    jdbcTemplate.update("insert into user (name, age) value (?, ?)",
        user.getName(), user.getAge());
    throw new RuntimeException();
  }
}

這裡我們手動丟擲了一個RuntimeException,再次運行上述程式之後我們發現資料庫中是沒有新增的資料的,這說明我們的事務在程式出錯後是能夠保證資料一致性的。

2. 標簽解析

關於事務的實現原理,我們首先講解Spring是如何解析標簽,並且封裝相關bean的,後面我們會深入講解Spring是如何封裝資料庫事務的。

根據上面的示例,我們發現,其主要有三個部分:DataSource,TransactionManager和tx:annotation-driven標簽。這裡前面兩個部分主要是宣告了兩個bean,分別用於資料庫連接的管理和事務的管理,而tx:annotation-driven才是Spring事務的驅動。根據本人前面對Spring自定義標簽的講解(Spring自定義標簽解析與實現),可以知道,這裡tx:annotation-driven是一個自定義標簽,我們根據其命名空間(www.springframework.org/schema/tx)在全域性範圍內搜索,可以找到其處理器指定檔案spring.handlers,該檔案內容如下:

http\://www.springframework.org/schema/tx=org.springframework.transaction.config.TxNamespaceHandler

這裡也就是說tx:annotation-driven標簽的解析在TxNamespaceHandler中,我們繼續打開該檔案可以看到起init()方法如下:

@Override
public void init() {
    registerBeanDefinitionParser("advice"new TxAdviceBeanDefinitionParser());
    registerBeanDefinitionParser("annotation-driven",
        new AnnotationDrivenBeanDefinitionParser());
    registerBeanDefinitionParser("jta-transaction-manager",
        new JtaTransactionManagerBeanDefinitionParser());
}

可以看到,這裡的annotation-driven是在AnnotationDrivenBeanDefinitionParser中進行處理的,其parse()方法就是解析標簽,並且註冊相關bean的方法,如下是該方法的實現:

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
    // 註冊事務相關的監聽器,如果某個方法標註了TransactionalEventListener註解,
    // 那麼該方法就是一個事務事件觸發方法,即發生某種事務事件後,將會根據該註解的設置,回呼指定
    // 型別的方法。常見的事務事件有:事務執行前和事務完成(包括報錯後的完成)後的事件。
    registerTransactionalEventListenerFactory(parserContext);
    String mode = element.getAttribute("mode");
    // 獲取當前事務驅動程式的樣式,如果使用了aspectj樣式,則會註冊一個AnnotationTransactionAspect
    // 型別的bean,用戶可以以aspectj的方式使用該bean對事務進行更多的配置
    if ("aspectj".equals(mode)) {
        registerTransactionAspect(element, parserContext);
    } else {
        // 一般使用的是當前這種方式,這種方式將會在Spring中註冊三個bean,分別是
        // AnnotationTransactionAttributeSource,TransactionInterceptor
        // 和BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor,並通過Aop的方式實現事務
        AopAutoProxyConfigurer.configureAutoProxyCreator(element, parserContext);
    }
    return null;
}

可以看到,對於事務的驅動,這裡主要做了兩件事:①註冊事務相關的事件觸發器,這些觸發器由用戶自行提供,在事務進行提交或事務完成時會觸發相應的方法;②判斷當前事務驅動的樣式,有預設樣式和aspectj樣式,對於aspectj樣式,Spring會註冊一個AnnotationTransactionAspect型別的bean,用於用戶使用更親近於aspectj的方式進行事務處理;對於預設樣式,這裡主要是宣告了三個bean,最終通過Aop的方式進行事務切入。下麵我們看一下Spring是如何註冊這三個bean的,如下是AopAutoProxyConfigurer.configureAutoProxyCreator的原始碼:

public static void configureAutoProxyCreator(Element element,
        ParserContext parserContext)
 
{
    // 這個方法主要是在當前BeanFactory中註冊InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator這個
    // bean,這個bean繼承了AbstractAdvisorAutoProxyCreator,也就是其實現原理與我們前面
    // 講解的Spring Aop的實現原理幾乎一致
    AopNamespaceUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element);

    // 這裡的txAdvisorBeanName就是我們最終要註冊的bean,其型別就是下麵註冊的
    // BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor,可以看到,其本質是一個
    // Advisor型別的物件,因而Spring Aop會將其作為一個切麵織入到指定的bean中
    String txAdvisorBeanName = TransactionManagementConfigUtils
        .TRANSACTION_ADVISOR_BEAN_NAME;
    // 如果當前BeanFactory中已經存在了標的bean,則不進行註冊
    if (!parserContext.getRegistry().containsBeanDefinition(txAdvisorBeanName)) {
        Object eleSource = parserContext.extractSource(element);
        // 註冊AnnotationTransactionAttributeSource,這個bean的主要作用是封裝
        // @Transactional註解中宣告的各個屬性
        RootBeanDefinition sourceDef = new RootBeanDefinition(
       "org.springframework.transaction.annotation.AnnotationTransactionAttributeSource");
        sourceDef.setSource(eleSource);
        sourceDef.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
        String sourceName = parserContext.getReaderContext()
            .registerWithGeneratedName(sourceDef);

        // 註冊TransactionInterceptor型別的bean,並且將上面的封裝屬性的bean設置為其一個屬性。
        // 這個bean本質上是一個Advice(可查看其繼承結構),Spring Aop使用Advisor封裝實現切麵
        // 邏輯織入所需的所有屬性,但真正的切麵邏輯卻是儲存在其Advice屬性中的,也就是說這裡的
        // TransactionInterceptor才是真正封裝了事務切麵邏輯的bean
        RootBeanDefinition interceptorDef =
            new RootBeanDefinition(TransactionInterceptor.class);
        interceptorDef.setSource(eleSource);
        interceptorDef.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
        registerTransactionManager(element, interceptorDef);
        interceptorDef.getPropertyValues().add("transactionAttributeSource",
            new RuntimeBeanReference(sourceName));
        String interceptorName = parserContext.getReaderContext()
            .registerWithGeneratedName(interceptorDef);

        // 註冊BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor型別的bean,這個bean實現了
        // Advisor接口,實際上就是封裝了當前需要織入的切麵的所有所需的屬性
        RootBeanDefinition advisorDef =
            new RootBeanDefinition(BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor.class);
        advisorDef.setSource(eleSource);
        advisorDef.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
        advisorDef.getPropertyValues().add("transactionAttributeSource",
            new RuntimeBeanReference(sourceName));
        advisorDef.getPropertyValues().add("adviceBeanName", interceptorName);
        if (element.hasAttribute("order")) {
            advisorDef.getPropertyValues().add("order", element.getAttribute("order"));
        }
        parserContext.getRegistry().registerBeanDefinition(txAdvisorBeanName, advisorDef);

        // 將需要註冊的bean封裝到CompositeComponentDefinition中,並且進行註冊
        CompositeComponentDefinition compositeDef =
            new CompositeComponentDefinition(element.getTagName(), eleSource);
        compositeDef.addNestedComponent(
            new BeanComponentDefinition(sourceDef, sourceName));
        compositeDef.addNestedComponent(
            new BeanComponentDefinition(interceptorDef, interceptorName));
        compositeDef.addNestedComponent(
            new BeanComponentDefinition(advisorDef, txAdvisorBeanName));
        parserContext.registerComponent(compositeDef);
    }
}

如此,Spring事務相關的標簽即解析完成,這裡主要是宣告了一個BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor型別的bean到BeanFactory中,其實際為Advisor型別,這也是Spring事務能夠通過Aop實現事務的根本原因。

3. 實現原理

關於Spring事務的實現原理,這裡需要抓住的就是,其是使用Aop實現的,我們知道,Aop在進行解析的時候,最終會生成一個Adivsor物件,這個Advisor物件中封裝了切麵織入所需要的所有信息,其中就包括最重要的兩個部分就是PointcutAdivce屬性。這裡Pointcut用於判斷標的bean是否需要織入當前切麵邏輯;Advice則封裝了需要織入的切麵邏輯。如下是這三個部分的簡要關係圖:

Advisor

同樣的,對於Spring事務,其既然是使用Spring Aop實現的,那麼也同樣會有這三個成員。我們這裡我們只看到了註冊的Advisor和Advice(即BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor和TransactionInterceptor),那麼Pointcut在哪裡呢?這裡我們查看BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor的原始碼可以發現,其內部宣告了一個TransactionAttributeSourcePointcut型別的屬性,並且直接在內部進行了實現,這就是我們需要找的Pointcut。這裡這三個物件對應的關係如下:

Transaction

這樣,用於實現Spring事務的Advisor,Pointcut以及Advice都已經找到了。關於這三個類的具體作用,我們這裡進行整體的上的講解,後面我們將會深入其內部講解其是如何進行bean的過濾以及事務邏輯的織入的。

  • BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor:封裝了實現事務所需的所有屬性,包括Pointcut,Advice,TransactionManager以及一些其他的在Transactional註解中宣告的屬性;

  • TransactionAttributeSourcePointcut:用於判斷哪些bean需要織入當前的事務邏輯。這裡可想而知,其判斷的基本邏輯就是判斷其方法或類宣告上有沒有使用@Transactional註解,如果使用了就是需要織入事務邏輯的bean;

  • TransactionInterceptor:這個bean本質上是一個Advice,其封裝了當前需要織入標的bean的切麵邏輯,也就是Spring事務是如果借助於資料庫事務來實現對標的方法的環繞的。

4. 小結

本文首先通過一個簡單的例子講解了Spring事務是如何使用的,然後講解了Spring事務進行標簽解析的時候做了哪些工作,最後講解了Spring事務是如何與Spring Aop進行一一對應的,並且是如何通過Spring Aop實現將事務邏輯織入標的bean的。



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21. 日誌適配

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03. Netty 簡介
04. 啟動 Bootstrap

05. 事件輪詢 EventLoop

06. 通道管道 ChannelPipeline

07. 通道 Channel

08. 位元組緩衝區 ByteBuf

09. 通道處理器 ChannelHandler

10. 編解碼 Codec

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06. IoC Bean 生命周期

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