Spring 事务扩展机制 TransactionSynchro

作者: 小波同学 | 来源:发表于2022-11-15 00:00 被阅读0次

在进行数据库操作的时候，如果需要多个操作要么一起成功，要么一起失败那么就需要使用事务操作了。使用 Spring 框架只需要在方法上添加 @Transactional 注解这个方法就具有事务特性了。而且 Spring 也事务操作给开发者提供了很方便的扩展。

1、TransactionSynchronizationManager

操作多个方法 Spring 是如何来进行事务处理的呢？Spring 对于事务的管理都是基于 TransactionSynchronizationManager，下面我们就来简单的分析一下这个类。

TransactionSynchronizationManager.java

public abstract class TransactionSynchronizationManager {
    // 线程私有事务资源
    private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
            new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");

    // 事务同步
    private static final ThreadLocal<Set<TransactionSynchronization>> synchronizations =
            new NamedThreadLocal<>("Transaction synchronizations");

    // 当前事务的名称
    private static final ThreadLocal<String> currentTransactionName =
            new NamedThreadLocal<>("Current transaction name");

    // 当前事务是否只读
    private static final ThreadLocal<Boolean> currentTransactionReadOnly =
            new NamedThreadLocal<>("Current transaction read-only status");

    // 当前事务的隔离级别
    private static final ThreadLocal<Integer> currentTransactionIsolationLevel =
            new NamedThreadLocal<>("Current transaction isolation level");

    // 实际事务是否激活
    private static final ThreadLocal<Boolean> actualTransactionActive =
            new NamedThreadLocal<>("Actual transaction active");
}

这个对象里面通过 ThreadLocal 保存了线程需要状态以及资源对象。

resources：保存连接资源，因为一个方法里面可能包含两个事务(比如事务传播特性为：TransactionDefinition#PROPAGATION_REQUIRES_NEW)，所以就用 Map 来保存资源.
synchronizations：在进行数据库操作的时候，如果需要多个操作要么一起成功，要么一起失败那么就需要使用事务操作了。使用 Spring 框架只需要在方法上添加 @Transactional 注解这个方法就具有事务特性了。而且 Spring 也事务操作给开发者提供了很方便的扩展。：线程同步器，这个就是对 Spring 事务的扩展，通过 TransactionSynchronizationManager#registerSynchronization 来注册，我们稍后来分析这个对象在进行数据库操作的时候，如果需要多个操作要么一起成功，要么一起失败那么就需要使用事务操作了。使用 Spring 框架只需要在方法上添加 @Transactional 注解这个方法就具有事务特性了。而且 Spring 也事务操作给开发者提供了很方便的扩展。
currentTransactionReadOnly：用于保存当前事务是否只读
在进行数据库操作的时候，如果需要多个操作要么一起成功，要么一起失败那么就需要使用事务操作了。使用 Spring 框架只需要在方法上添加 @Transactional 注解这个方法就具有事务特性了。而且 Spring 也事务操作给开发者提供了很方便的扩展。
currentTransactionName：用于保存当前事务名称，默认为空
currentTransactionIsolationLevel：用来保存当前事务的隔离级别
actualTransactionActive：用于保存当前事务是否还是 Active 状态

下面我们来分析一下事务操作对于连接资源的处理，也就是事务处理中 TransactionSynchronizationManager 对于资源(resources 属性)的管理。

2、Spring 事务处理

TransactionSynchronizationManager#bindResource绑定连接资源到 TransactionSynchronizationManager 中的 resources 属性当中。下面是绑定时序图：

TransactionInterceptor 是 Spring 对于事务方法处理的代理入口，里面对 JDBC 事务的抽象：

// 获取连接
Connection conn = DataSource.getConnection();

// 设置自动提交 false
conn..setAutoCommit(false);

try {
    // 业务操作
    doSomething();
} catch (Exception e) {
    // 回滚事务
    conn.rollback();
}
// 提交事务
conn.commit();

TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction

TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction 是 Spring 对处理的处理。下面我们来大概分析一下它的处理过程：

上面的代码逻辑如下：

TransactionAttributeSource#getTransactionAttribute 获取事务相关的信息(TransactionAttribute)，以注解型事务为例，看方法获取类上有没有标注@Transactional注解。
获取到 Spring 容器中配置的事务管理器 (PlatformTransactionManager)，后面就是真正的事务处理
创建事务信息(TransactionInfo)，里面包含事务管理器(PlatformTransactionManager) 以及事务相关信息(TransactionAttribute)
后面就是 Spring 对于事务的抽象操作，包含设置自动提交 false、业务操作、异常回滚事务和正常就提交事务

回到正题， Spring 通过创建事务信息(TransactionInfo)，把数据库连接通过 TransactionSynchronizationManager#bindResource 绑定到 ThreadLocal 变量当中。然后标注到一个事务当中的其它数据库操作就可以通过TransactionSynchronizationManager#getResource 获取到这个连接。

数据库的事务是基于连接的，Spring 对于多个数据库操作的事务实现是基于 ThreadLocal。所以在事务操作当中不能使用多线程。

3、Spring 事务的扩展 – TransactionSynchronization

在上面的 TransactionSynchronizationManager 类中我们知道，事务操作的时候它的当前线程还保存了 TransactionSynchronization 对象。而这个对象伴随着 Spring 对事务处理的各个生命周期都会有相应的扩展。

TransactionSynchronization.java

public interface TransactionSynchronization extends Flushable {

    /** 事务提交状态 */
    int STATUS_COMMITTED = 0;

    /** 事务回滚状态 */
    int STATUS_ROLLED_BACK = 1;

    /**系统异常状态 */
    int STATUS_UNKNOWN = 2;

    void suspend();

    void resume();

    void flush();

    // 事务提交之前
    void beforeCommit(boolean readOnly);

    // 事务成功或者事务回滚之前
    void beforeCompletion();

    // 事务成功提交之后
    void afterCommit();

    // 操作完成之后(包含事务成功或者事务回滚)
    void afterCompletion(int status);

}

事务的事务扩展项目中的应用场景是当订单成功之后，发送一条消息到 MQ 当中去。由于事务是和数据库连接相绑定的，如果把发送消息和数据库操作放在一个事务里面。当发送消息时间过长时会占用数据库连接，所以就要把数据库操作与发送消息到 MQ 解耦开来。可以利用 TransactionSynchronization#afterCommit 的这个方法，当数据成功保存到数据库并且事务提交了就把消息发送到 MQ 里面。

@Transactional
public void finishOrder(Order order){
    // 修改订单成功
    updateOrderSuccess(order);

    // 发送消息到 MQ
    TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter(){
       @Override
       public void afterCommit() {
           mqService.send(order);
       }
    });
}

当事务成功提交之后，就会把消息发送给 MQ，并且不会占用数据库连接资源。

4、Spring 事务扩展 – @TransactionalEventListener

在 Spring framework 4.2 之后还可以使用@TransactionalEventListener处理数据库事务提交成功后再执行操作。这种方式比 TransactionSynchronization 更加优雅。它的使用方式如下：

@Transactional
public void finishOrder(Order order){
    // 修改订单成功
    updateOrderSuccess(order);

    // 发布 Spring Event 事件
    applicationEventPublisher.publishEvent(new MyAfterTransactionEvent(order));
}

@Slf4j
@Component
private static class MyTransactionListener {
    @Autowired
    private MqService mqService;

    @TransactionalEventListener(phase = TransactionPhase.AFTER_COMMIT)
    private void onHelloEvent(MyAfterTransactionEvent event) {
        Order order = event.getOrder();
        mqService.send(order);
    }
}

// 定一个事件，继承自ApplicationEvent 
private static class MyAfterTransactionEvent extends ApplicationEvent {

    private Order order;

    public MyAfterTransactionEvent(Object source, Order order) {
        super(source);
        this.order = order;
    }

    public Order getOrder() {
        return order;
    }
}

它的实现原理是当 Spring Bean 的方法标注了通过 TransactionalEventListenerFactory#createApplicationListener创建 ApplicationListenerMethodTransactionalAdapter 然后在事件回调当中创建 TransactionSynchronization的实现类TransactionSynchronizationEventAdapter。并且通过 TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization
把 TransactionSynchronizationEventAdapter 注册到当前线程当中。

TransactionSynchronizationEventAdapter

private static class TransactionSynchronizationEventAdapter extends TransactionSynchronizationAdapter {

    private final ApplicationListenerMethodAdapter listener;

    private final ApplicationEvent event;

    private final TransactionPhase phase;

    public TransactionSynchronizationEventAdapter(ApplicationListenerMethodAdapter listener,
            ApplicationEvent event, TransactionPhase phase) {

        this.listener = listener;
        this.event = event;
        this.phase = phase;
    }

    @Override
    public int getOrder() {
        return this.listener.getOrder();
    }

    @Override
    public void beforeCommit(boolean readOnly) {
        if (this.phase == TransactionPhase.BEFORE_COMMIT) {
            processEvent();
        }
    }

    @Override
    public void afterCompletion(int status) {
        if (this.phase == TransactionPhase.AFTER_COMMIT && status == STATUS_COMMITTED) {
            processEvent();
        }
        else if (this.phase == TransactionPhase.AFTER_ROLLBACK && status == STATUS_ROLLED_BACK) {
            processEvent();
        }
        else if (this.phase == TransactionPhase.AFTER_COMPLETION) {
            processEvent();
        }
    }

    protected void processEvent() {
        this.listener.processEvent(this.event);
    }
}

上面就是使用@TransactionalEventListener处理数据库事务提交成功后再执行操作的原理。

参考：
https://www.cnblogs.com/kkkfff/p/13778692.html

https://blog.csdn.net/guntun8987/article/details/125022167

Spring 事务扩展机制 TransactionSynchro

1、TransactionSynchronizationManager

2、Spring 事务处理

3、Spring 事务的扩展 – TransactionSynchronization

4、Spring 事务扩展 – @TransactionalEventListener

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