Spring 事务详解

一、什么是事务？

事务是逻辑上的一组操作，要么都执行，要么都不执行。

事务能否生效，数据库引擎是否支持事务是关键。比如常用的 MySQL 数据库默认使用支持事务的 innodb 引擎。但是，如果把数据库引擎变为 myIsam，那么程序也就不再支持事务了。

事务的特性（ACID）

1.原子性（Atomicity）：事务是最小的执行单位，不允许分割。事务的原子性确保动作要么全部完成，要么完全不起作用。
2.一致性（Consistency）：执行事务前后，数据保持一致。例如转账业务中，无论事务是否成功，转账者和收款人的总额应该是不变的。
3.隔离性（Isolation）：并发访问数据库时，一个用户的事务不被其他事务所打扰，各并发事务之间数据库是独立的。
4.持久性（Durability）：一个事务被提交之后，它对数据库中数据的改变是持久的，即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。

只有保证了事务的持久性、原子性、隔离性之后，一致性才能得到保障。也就是说A、I、D是手段，C是目的！

MySQL 是怎么保证原子性的？

我们知道如果想要保证事务的原子性，就需要在异常发生时，对已经执行的操作进行回滚。在 MySQL 中，恢复机制是通过回滚日志（undo log）实现的，所有事务进行的修改都会先记录到这个回滚日志中，然后再执行相关的操作。如果执行过程中遇到异常的话，我们直接利用回滚日志中的信息就数据回滚到修改之前的样子即可！并且，回滚日志会先于数据库持久化道磁盘上。这样就保证了即使遇到数据库突然宕机等情况，当用户再次启动数据库的时候，数据库还能够通过查询回滚日志来回滚之前未完成的事务。

二、详谈 Spring 对事务的支持

2.1 Spring 支持两种方式的事务管理

编程式事务管理

通过 TransactionTemplate 或者 TransactionManager 手动管理事务，实际应用中很少使用，但是对于你理解 Spring 事务管理原理有帮助。

使用TransactionTemplate 进行编程式事务管理的示例代码如下：

@Autowired
private TransactionTemplate transactionTemplate;
public void testTransaction() {

        transactionTemplate.execute(new TransactionCallbackWithoutResult() {
            @Override
            protected void doInTransactionWithoutResult(TransactionStatus transactionStatus) {

                try {

                    // ....  业务代码
                } catch (Exception e){
                    //回滚
                    transactionStatus.setRollbackOnly();
                }

            }
        });
}

使用 TransactionManager 进行编程式事务管理的示例代码如下：

@Autowired
private PlatformTransactionManager transactionManager;

public void testTransaction() {

  TransactionStatus status = transactionManager.getTransaction(new DefaultTransactionDefinition());
          try {
               // ....  业务代码
              transactionManager.commit(status);
          } catch (Exception e) {
              transactionManager.rollback(status);
          }
}

声明式事务管理

推荐使用（代码侵入性最小），实际是通过 AOP 实现（基于 @Transactional 的全注解方式使用最多）。
使用 @Transactional 注解进行事务管理的示例代码如下：

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void aMethod {
  //do something
  B b = new B();
  C c = new C();
  b.bMethod();
  c.cMethod();
}

2.2 Spring 事务管理接口介绍

Spring 框架中，事务管理相关最重要的3个接口如下：

PlatformTransactionManager：（平台）事务管理器， Spring 事务策略的核心。
TransactionDefinition：事务定义信息（事务隔离级别、传播行为、超时、只读、回滚原则）。
TransactionStatus：事务运行状态。

我们可以把 PlatformTransactionManager 接口看作是事务上层的管理者，而 TransactionDefinition 和 TransactionStatus 这两个接口可以看作是事务的描述。

PlatformTransactionManager 会根据 TransactionDefinition 的定义（比如事务超时时间、隔离级别、传播行为等）来进行事务管理，而 TransactionStatus 接口则提供了一些方法来获取事务相应的状态（比如是否新事务、是否可以回滚等等）。

PlatformTransactionManager：事务管理接口

Spring 并不直接管理事务，而是提供了多种事务管理器。Spring 事务管理器的接口是：PlatformTransactionManager。

通过这个接口，Spring 为各个平台如：JDBC（DataSourceTransactionManager）、Hibernate（HibernateTransactionManager）、JPA（JpaTransactionManager）等都提供了对应的事务管理器，但是具体的实现就是各个平台自己的事情了。

PlatformTransactionManager 接口的具体实现如下：

PlatformTransactionManager 接口中定义了三个方法：

package org.springframework.transaction;

import org.springframework.lang.Nullable;

public interface PlatformTransactionManager {
    //获得事务
    TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition var1) throws TransactionException;
    //提交事务
    void commit(TransactionStatus var1) throws TransactionException;
    //回滚事务
    void rollback(TransactionStatus var1) throws TransactionException;
}

TransactionDefinition：事务属性

事务管理器接口 PlatformTransactionManager 通过 getTransaction(TransactionDefinition definition) 方法来得到一个事务，这个方法里面的参数是 TransactionDefinition 类，这个类就定义了一些基本的事务属性。

什么是事务属性呢？事务属性可以理解成事务的一些基本配置，描述了事务策略如何应用到方法上。
事务属性包含了5个方面：

隔离级别
传播行为
回滚规则
是否只读
事务超时

TransactionDefinition 接口定义了5个方法以及一些表示事务属性的常量（比如隔离级别、传播行为等）。

package org.springframework.transaction;

import org.springframework.lang.Nullable;

public interface TransactionDefinition {
    int PROPAGATION_REQUIRED = 0;
    int PROPAGATION_SUPPORTS = 1;
    int PROPAGATION_MANDATORY = 2;
    int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3;
    int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4;
    int PROPAGATION_NEVER = 5;
    int PROPAGATION_NESTED = 6;
    int ISOLATION_DEFAULT = -1;
    int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = 1;
    int ISOLATION_READ_COMMITTED = 2;
    int ISOLATION_REPEATABLE_READ = 4;
    int ISOLATION_SERIALIZABLE = 8;
    int TIMEOUT_DEFAULT = -1;
    // 返回事务的传播行为，默认值为 REQUIRED。
    int getPropagationBehavior();
    //返回事务的隔离级别，默认值是 DEFAULT
    int getIsolationLevel();
    // 返回事务的超时时间，默认值为-1。如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。
    int getTimeout();
    // 返回是否为只读事务，默认值为 false
    boolean isReadOnly();

    @Nullable
    String getName();
}

TransactionStatus：事务状态

TransactionStatus 接口用来记录事务的状态，该接口定义了一组方法，用来获取或判断事务的相应状态信息。
PlatformTransactionManager.getTransaction(…) 方法返回一个 TransactionStatus 对象。
TransactionStatus 接口内容如下：

public interface TransactionStatus{
    boolean isNewTransaction(); // 是否是新的事务
    boolean hasSavepoint(); // 是否有恢复点
    void setRollbackOnly();  // 设置为只回滚
    boolean isRollbackOnly(); // 是否为只回滚
    boolean isCompleted; // 是否已完成
}

2.3 事务属性详解

事务传播行为

事务传播行为是为了解决业务层方法之间相互调用的事务问题。

当事务方法被另一个事务方法调用时，必须指定事务应该如何传播。例如：方法可能继续在现有事务中运行，也可能开启一个新事务，并在自己的事务中运行。

举个例子：我们在 A 类的 aMethod() 方法中调用了 B 类的 bMethod() 方法。这个时候就涉及到业务层方法之间互相调用的事务问题。如果我们的 bMethod() 方法发生异常需要回滚，如何配置事务传播行为才能让 aMethod() 方法也跟着回滚呢？

@Service
Class A {
    @Autowired
    B b;
    @Transactional(propagation = Propagation.xxx)
    public void aMethod {
        //do something
        b.bMethod();
    }
}

@Service
Class B {
    @Transactional(propagation = Propagation.xxx)
    public void bMethod {
       //do something
    }
}

TransactionDefinition 定义了如下几个表示传播行为的常量：

public interface TransactionDefinition {
    int PROPAGATION_REQUIRED = 0;
    int PROPAGATION_SUPPORTS = 1;
    int PROPAGATION_MANDATORY = 2;
    int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3;
    int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4;
    int PROPAGATION_NEVER = 5;
    int PROPAGATION_NESTED = 6;
    ......
}

不过，为了方便使用，Spring 相应地定义了一个枚举类：Propagation

package org.springframework.transaction.annotation;

import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;

public enum Propagation {

    REQUIRED(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED),

    SUPPORTS(TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS),

    MANDATORY(TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY),

    REQUIRES_NEW(TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW),

    NOT_SUPPORTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED),

    NEVER(TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER),

    NESTED(TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED);

    private final int value;

    Propagation(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int value() {
        return this.value;
    }

}

正确的事务传播行为可能的值如下：

TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED
使用的最多的一个事务传播行为，我们平时经常使用的 @Transactional 注解默认使用就是这个事务传播行为。如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则创建一个事务。也就是说：

如果外部方法没有开启事务的话， Propagation.REQUIRED 修饰的内部方法会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立，互不打扰。
如果外部方法开启事务并且被 Propagation.REQUIRED 的话，所有 Propagation.REQUIRED 修饰的内部方法和外部方法均属于同一事务，只要有一个方法回滚，整个事务均回滚。

举个例子：如果我们上面的 aMethod() 和bMethod() 使用的都是 PROPAGATION_REQUIRED 传播行为的话，两者使用的就是同一个事务，只要有一个方法回滚，整个事务均回滚。

@Service
Class A {
    @Autowired
    B b;
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void aMethod {
        //do something
        b.bMethod();
    }
}
@Service
Class B {
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void bMethod {
       //do something
    }
}

TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW
创建一个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。也就是说不管外部方法是否开启事务，Propagation.REQUIRES_NEW 修饰的内部方法会新开启自己的事务，且开启的事务相互独立，互不打扰。

举个例子：如果我们上面的 bMethod() 使用 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 事务传播行为修饰，aMethod() 还是用 PROPAGATION_REQUIRED 修饰的话。如果 aMethod() 发生异常回滚，bMethod()不会跟着回滚，因为 bMethod() 开启了独立的事务。但是，如果 bMethod() 抛出了未被捕获的异常并且这个异常满足事务回滚规则的话，aMethod() 同样也会回滚，因为这个异常被 aMethod() 的事务管理机制检测到了。

@Service
Class A {
    @Autowired
    B b;
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void aMethod {
        //do something
        b.bMethod();
    }
}

@Service
Class B {
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void bMethod {
       //do something
    }
}

TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED
如果当前存在事务，就在嵌套事务内执行；如果当前没有事务，就执行与 TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED 类似的操作。也就是说：

在外部方法开启事务的情况下，在内部开启一个新的事务，作为嵌套事务存在。

如果外部方法无事务，则单独开启一个事务，与 TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED类似。
这里还是举个简单例子：如果 bMethod() 回滚的话，aMethod() 不会回滚。如果 aMethod() 回滚的话，bMethod() 会回滚。

@Service
Class A {
    @Autowired
    B b;
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public void aMethod {
        //do something
        b.bMethod();
    }
}

@Service
Class B {
    @Transactional(propagation = Propagation.NESTED)
    public void bMethod {
       //do something
    }
}

TransactionDefinition.PROPAGATION_MANDATORY
如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则抛出异常。（mandatory：强制性）
这个使用的很少，就不举例子来说了。

若是错误的配置以下3种事务传播行为，事务将不会发生回滚，这里就不对照案例讲解了，使用的很少。

TransactionDefinition.PROPAGATION_SUPPORTS ：如果当前存在事务，则加入该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。
TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED ：以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER ：以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。

事务隔离级别

TransactionDefinition 接口中定义了五个表示隔离级别的常量：

public interface TransactionDefinition {
    ......
    int ISOLATION_DEFAULT = -1;
    int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = 1;
    int ISOLATION_READ_COMMITTED = 2;
    int ISOLATION_REPEATABLE_READ = 4;
    int ISOLATION_SERIALIZABLE = 8;
    ......
}

和事务传播行为一样，为了方便使用，Spring 也相应地定义了一个枚举类：Isolation

public enum Isolation {

  DEFAULT(TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT),

  READ_UNCOMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED),

  READ_COMMITTED(TransactionDefinition.ISOLATION_READ_COMMITTED),

  REPEATABLE_READ(TransactionDefinition.ISOLATION_REPEATABLE_READ),

  SERIALIZABLE(TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE);

  private final int value;

  Isolation(int value) {
    this.value = value;
  }

  public int value() {
    return this.value;
  }

}

下面我依次对每一种事务隔离级别进行介绍：

TransactionDefinition.ISOLATION_DEFAULT：使用后段数据库默认的隔离级别，MySQL 默认采用 REPEATABLE_READ 隔离级别，Oracle 默认采用的是 READ_COMMITTED 隔离级别。
TransactionDefinition.ISOLATION_READ_UNCOMMITTED：最低的隔离级别，使用这个隔离级别的很少，因为它允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复度。
TransactionDefinition.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。
TransactionDefinition.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。
TransactionDefinition.ISOLATION_SERIALIZABLE：最高的隔离级别，完全服从 ACID 的隔离级别。所有的事务依次逐个执行，这样事务之间就完全不可能产生干扰。也就是说，该级别可以防止脏读、不可重复读以及幻读。但是这将严重影响程序的性能，通常情况下也不会用到该级别。

事务超时属性

所谓事务超时，就是指一个事务所允许执行的最长时间，如果超过该时间限制但事务还没有完成，则自动回滚事务。在 TransactionDefinition 中以 int 的值来表示超时时间，其单位是秒，默认值为 -1，这表示事务的超时时间取决于底层事务系统或者没有超时时间。

事务只读属性

package org.springframework.transaction;

import org.springframework.lang.Nullable;

public interface TransactionDefinition {
    ......
    // 返回是否为只读事务，默认值为 false
    boolean isReadOnly();

}

对于只有读取数据查询的事务，可以指定事务类型为 readonly，即只读事务。只读事务不涉及数据的修改，数据库会提供一些优化手段，适合用在有多条数据库查询操作的方法中。

事务回滚规则

这些规则定义了哪些异常会导致事务回滚而哪些不会。默认情况下，事务只有遇到运行期异常（RuntimeException 的子类）时才会回滚，Error 也会导致事务回滚，但是，在遇到检查型（Checked）异常时不会回滚。

如果你想要回滚你定义的特定的异常类型的话，可以这样：

1	@Transactional(rollbackFor= MyException.class)

@Transactional 事务注解原理

我们知道，@Transactional 的工作机制是基于 AOP 实现的，AOP 又是使用动态代理实现的。如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用 JDK 的动态代理，如果目标对象没有实现接口，会使用 Cglib 动态代理。

createAopProxy() 方法决定了是使用 JDK 还是 Cglib 来做动态代理，源码如下：

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable {

  @Override
  public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException 
    if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
      Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
      if (targetClass == null) {
        throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
            "Either an interface or a target is required for proxy creation.");
      }
      if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {
        return new JdkDynamicAopProxy(config);
      }
      return new ObjenesisCglibAopProxy(config);
    }
    else {
      return new JdkDynamicAopProxy(config);
    }
  }
  .......
}

如果一个类或者一个类中的 public 方法上被标注 @Transactional 注解的话，Spring 容器就会在启动的时候为其创建一个代理类，在调用被 @Transactional 注解的 public 方法的时候，实际调用的是，TransactionInterceptor 类中的 invoke() 方法，这个方法的作用就是在目标方法之前开启事务，方法执行过程中如果遇到异常的时候回滚事务，方法调用完成之后提交事务。

Spring AOP 自调用问题

当一个方法被标记了 @Transactional 注解的时候，Spring 事务管理器只会在被其他类方法调用的时候生效，而不会在一个类中方法调用生效。

这是因为 Spring AOP 工作原理决定的。因为 Spring AOP 使用动态代理来实现事务的管理，它会在运行的时候为带有 @Transactional 注解的方法生成代理对象，并在方法调用的前后应用事务逻辑。如果该方法被其他类调用，我们的代理对象就会拦截方法调用并处理事务。但是在一个类中的其他方法内部调用的时候，我们的代理对象就无法拦截到这个内部调用，因此事务也就失效了。

MyService 类中的method1()调用method2()就会导致method2()的事务失效。

@Service
public class MyService {

private void method1() {
     method2();
     //......
}
@Transactional
 public void method2() {
     //......
  }
}

解决办法就是避免同一类中自调用或者使用 AspectJ 取代 Spring AOP 代理。

@Service
public class MyService {

private void method1() {
     ((MyService)AopContext.currentProxy()).method2(); // 先获取该类的代理对象，然后通过代理对象调用method2。
     //......
}
@Transactional
 public void method2() {
     //......
  }
}

上面的代码确实可以在自调用的时候开启事务，但是这是因为使用了 AopContext.currentProxy() 方法来获取当前类的代理对象，然后通过代理对象调用 method2()。这样就相当于从外部调用了 method2()，所以事务注解才会生效。

@Transactional 的使用注意事项总结

@Transactional 注解只有作用到 public 方法上事务才生效，不推荐在接口上使用；
避免同一个类中调用 @Transactional 注解的方法，这样会导致事务失效；
正确的设置 @Transactional 的 rollbackFor 和 propagation 属性，否则事务可能会回滚失败;
被 @Transactional 注解的方法所在的类必须被 Spring 管理，否则不生效；
底层使用的数据库必须支持事务机制，否则不生效。

参考

Spring 事务详解：https://javaguide.cn/system-design/framework/spring/spring-transaction.html#transactional-%E6%B3%A8%E8%A7%A3%E4%BD%BF%E7%94%A8%E8%AF%A6%E8%A7%A3