spring事务处理的设计与实现--传播级别的具体流程

问题

spring的事务处理为我们省掉了很多操作，如今只需要简单的配置一下就可以完成对应的事务操作。不过停留在会用的层面上还是缺少一些遇见问题时处理的能力。下面我要总结一下spring事务处理时的设计中，传播级别到底是如何工作的，比如

1. REQUIRED为什么在try中catch住异常外层事务一样会回滚？
2. REQUIRES_NEW是如何开启新事物，并与外层事务独立开来？
3. NESTED是如何做到子事务不影响外层事务？外层事务会影响子事务？

名词

外层事务：事务A中调用了事务B，那么事务A就是B的外层事务。
新事务：事务A中调用事务B，事务B的传播级别为REQUIRES_NEW，那么事务B就是新事务。
子事务：事务A中调用事务B，事务B的传播级别为NESTED，那么事务B就是新事务。

探究

先把这里org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction作为事务处理的入口，来看一下里面的行为。

image.png

前三行是一些配置信息与调用的方法信息，不多讲。

这里的关键点在于if里面的内容：
1.获取TransactionInfo信息，可能会新建事务。createTransactionIfNecessary
2.执行事务代码invocation.proceedWithInvocation();
3.发生异常的时候的处理completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
4.无论有无异常，都会清理当前的事务信息。cleanupTransactionInfo(txInfo);
5.正常执行后的提交动作。commitTransactionAfterReturning(txInfo);这里的提交并不保证完成提交，是问题1，3的关键。

先介绍几个关键的元信息类：
TransactionDefinition：就是被@Transaction中的一些属性信息，包含传播级别，隔离级别，超时时间，只读设置，名字。

TransactionAttribute：继承了TransactionDefinition，包含了qualifier，rollbackOn异常回滚的支持信息。

DefaultTransactionStatus：

image.png
transaction：事务对象，每一个事务方法都可能有自己独立的对象，也可能公用一个。
newTransaction：是否是新事务，用来影响事务的提交和回滚。
newSynchronization: 新的同步器？没找到一个很好的解释，用来控制当前线程与事务属性的关系。TransactionSynchronizationManager就是这个关系的管理器。
readOnly: 只读属性，这里不关心。
debug：就是一个debug的开启缓存，省去二次计算。
suspendedResources：挂起的资源，比如REQUIRES_NEW需要挂起外层事务。

TransactionInfo：事务的信息概括，包含上面的TransactionAttribute，TransactionStatus，和事务管理器对象，方法信息，重要的是oldTransactionInfo外层事务信息，在事务结束后会恢复执行外层的事务逻辑。

回到方法TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);

image.png

在449行用了一个委托的事务属性对象来描述TransactionAttribute。就是关于事务方法的描述信息。
再来看461的getTransaction，这个过程就是对不同的传播级别的处理方式。我们这里只关注DefaultTransactionStatus的变化。

image.png

可见这里处理的有存在事务与不存在事务的两种处理流程。
isExistingTransaction通过实现可以看到就是数据库连接是否打开了事务。
先看在新建事务时的过程：

1. 358行，传播级别为PROPAGATION_MANDATORY时，抛出异常，这就是这个传播级别必须要在事务方法中调用的原因。
2. 362行，对于REQUIRED，REQUIRES_NEW，NESTED级别的处理。重点关注DefaultTransactionStatus里面的newTransaction和newSynchronization。
   370行，在默认情况下newSynchronization为true，因为getTransactionSynchronization() == SYNCHRONIZATION_ALWAYS
   371行，newTransactionStatus方法中，再用
   boolean actualNewSynchronization = newSynchronization &&!TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive();
   来决定最终的newSynchronization。

TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive()就是获取当前现成的事务同步器的激活状态。如果已经激活，就不用重复激活了。
由此可见，最终的newSynchronization是和当前的同步器激活状态关系的。只要是已经激活，那么就是false了。

373行，doBegin就是开启了事务连接的事务状态。
374行，prepareSynchronization准备同步器的初始化。进入方法里面可以看见是设置了当前线程的：
1.激活状态。2.隔离级别。3.只读。4.事务名称。5.空的同步器集合(TransactionSynchronization)。

这里我把几种级别的各个参数流程列一下，以便讲解：

image.png

1.REQUIRED：
在没有外层事务时，它需要一个事务管理器transaction，此时的事务同步器还没有激活，因此需要激活当前线程的事务同步器即actualNewSynchonization为true，同时调用了doBegin来让具体的实现打开线程状态。最后准备并初始化线程同步器的状态prepareSynchronization，即设置了当前线程事务的信息，并激活了同步器状态initSynchronization。
在有外层事务时，它不需要挂起事务资源，因为要加入到当前的事务。事务同步器与外层用同一个。由于不会挂起资源，也就不会重置同步器的状态，也不需要重新激活同步器。这样就加入到当前的事务中。
之后在调用事务方法的时候，如果出现了异常，即使被外层捕获到不抛出，也会使外层事务回滚。这里我们就要看一下completeTransactionAfterThrowing这个方法里面的东西。

completeTransactionAfterThrowing.png
很简单，在事务有效的时候，符合需要回滚的异常时，走rollback方法。否则继续commit操作。
再来深入一下rollback方法，里面调用了processRollback，
image.png
这里走的是第三个if分支，两个条件，1.TransactionStatus的rollbackOnly状态；2.全局的rollbackOnly状态isGlobalRollbackOnParticipationFailure，默认返回true，表示调用失败时候，需要全局回滚。之后进入到doSetRollbackOnly，其实就是让各自的实现去设置连接的rollbackOnly状态。
之后在外层事务提交的时候，具体看commit方法。
image.png
我们看见两个分支，
defStatus.isLocalRollbackOnly()只回滚本事务
和
!shouldCommitOnGlobalRollbackOnly() && defStatus.isGlobalRollbackOnly()，shouldCommitOnGlobalRollbackOnly表示全局事务在标记rollbackOnly时候是否需要继续提交，默认返回false，只有JTa的实现返回了True。defStatus.isGlobalRollbackOnly()是获取transaction的rollbackOnly标记，应该是标记在对应的连接状态上。
由上面发现已经将这个transaction标记了rollbackOnly，所以就转向了去处理回滚的操作。processRollback->doRollback。

描述有点多，总结一下就是：

1.REQUIRED参与到当前的事务，融合进来。
2.当它出现异常时，会标记当前的transaction管理器中连接的rollbackOnly状态，使得外层事务在提交的时候监测到这个标记，发现不可以继续提交，需要回滚。

2.REQUIRES_NEW:
在没有外层事务时，情况同REQUIRED，就是打开一个事务，激活同步器等操作。
在有外层事务时，它是需要挂起事务资源的，挂起资源时，会将同步器的状态恢复为初始状态，通知具体实现进行相应的挂起资源操作。这个时候此事务的同步器状态为true，所以会准备一个新的事务同步器状态，开启新事务doBegin。
同1理来看，这个新事物在processRollback中不会标记transaction管理器的rollbackOnly状态，只是触发了自己的doRollback操作，所以不会影响到外层事务的提交。

3.NESTED：
在没有外层事务时，情况同REQUIRED，就是打开一个事务，激活同步器等操作。
在有外层事务时，它不会挂起事务资源，这里讨论有支持savePoint的实现（除了Jta）。不会重置同步器，也就是说与外层事务共用一个同步器。与REQUIRED类似，与外层事务进行了融合。只不过在发生异常的时候，在processRollback走了status.hasSavepoint()分支，这样就优先进入了status.rollbackToHeldSavepoint()里面。

image.png

然后通过对应的实现通知连接来回滚到某个savePoint，并且释放掉。
这样就完成了单独的回滚操作，并不会向REQUIRED那样影响到外层的提交。
以上我们三个问题解答完了。

4.MANDATORY:
没有外层事务时抛出异常，必须要在事务里面执行。
有外层事务时，像REQUIRED那样融合进去。

5.SUPPORTS：
没有外层事务时，不会使用transaction管理器，也就不会形成事务操作。
有外层事务时，像REQUIRED那样融合进去。

6.NOT_SUPPORTED：
没有外层事务时，以非事务方式运行。
有外层事务时，把外层事务挂起，但是不会为自己新建事务，以非事务状态运行。

7.NEVER：
没有外层事务时，以非事务方式运行。
有外层事务时，抛出一场。

总结：

以上就是把所有传播级别的具体流程简单分析了一下，让我们知道了这7中级别是如何工作的，也解决了REQUIRED,REQUIRES_NEW和NESTED里面对于异常是如何处理的。
1.REQUIRED在处理异常时是给对应的连接设置了rollbackOnly状态，来影响外层事务的提交的。外层事务发现了rollbackOnly为true，就会转向到回滚流程。
2.REQUIRES_NEW是一个单独的事务操作，回滚完自己的事务不会影响其他。
3.NESTED是融合在外层事务中的，只不过这里支持了savePoint的操作，使得子事务在回滚时会指定到一个savePoint上，不会影响外层事务。因为与外层事务融合了，所以外层事务会影响到子事务。