聊聊Spring事務控制策略以及@Transactional失效問題避坑

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時間 2022-08-08 14:48:00 部落格園精華區

大家好，又見面了。

在大部分涉及到資料庫操作的專案裡面， 事務控制、事務處理都是一個無法迴避的問題 。比如，需要對SQL執行過程進行事務的控制與處理的時候，其整體的處理流程會是如下的示意：

首先是要開啟事務、然後執行具體SQL，如果執行異常則回滾事務，否則提交事務，最後關閉事務，完成整個處理過程。按照這個流程的邏輯，寫一下對應的實現程式碼：

public void testJdbcTransactional(DataSource dataSource) {
    Connection conn = null;
    int result = 0;
    try {
        // 獲取連結
        conn = dataSource.getConnection();
        // 禁用自動事務提交，改為手動控制
        conn.setAutoCommit(false);
        // 設定事務隔離級別
        conn.setTransactionIsolation(
            TransactionIoslationLevel.READ_COMMITTED.getLevel()
        );

        // 執行SQL
        PreparedStatement ps = 
            conn.prepareStatement("insert into user (id, name) values (?, ?)");
        ps.setString(1, "123456");
        ps.setString(2, "Tom");
        result = ps.executeUpdate();

        // 執行成功，手動提交事務
        conn.commit();
    } catch (Exception e) {
        // 出現異常，手動回滾事務
        if (conn != null) {
            try {
                conn.rollback();
            } catch (Exception e) {
                // write log...
            }
        }
    } finally {
        // 執行結束，最終不管成功還是失敗，都要釋放資源，斷開連線
        try {
            if (conn != null && !conn.isClosed()) {
                conn.close();
            }
        } catch (Exception e) {
             // write log...
        }
    }
}

不難發現，上面大段的程式碼邏輯並不複雜，對於業務而言其實僅僅只是執行了一個insert操作而已。但是雜糅的事務控制程式碼，顯然 干擾了業務自身的程式碼處理邏輯的閱讀與理解 。

常規專案的程式碼中，涉及到DB處理的場景很多，如果每個地方都有這麼一段事務控制的邏輯，那麼整體程式碼的可維護性將會比較差，想想都令人窒息。

好在，JAVA中很多專案現在都是基於Spring框架進行構建的。得益於 Spring 框架的封裝，業務程式碼中進行事務控制操作起來也很簡單，直接加個 @Transactional 註解即可，大大簡化了對業務程式碼的 侵入性 。那麼對 @Transactional 事務註解瞭解的夠全面嗎？知道有哪些場景可能會導致 @Transactional 註解並不會如你預期的方式生效嗎？知道應該怎麼使用 @Transactional 才能保證對效能的影響最小化嗎？

下面我們一起探討下這些問題。

Spring宣告式事務處理機制

為了簡化業務開發場景對事務的處理複雜度，讓開發人員可以更關注於業務自身的處理邏輯， Spring 提供了宣告式事務的能力支援。

Spring資料庫事務約定處理邏輯流程如下圖所示，對比前面示例中基於 JDBC 的事務處理，Spring的事務的處理操作交給了 Spring框架 處理，開發人員僅需要實現自己的業務邏輯即可，大大簡化了事務方面的處理投入。

基於Spring事務機制，實現上述DB操作事務控制的程式碼，我們的程式碼會變得非常的簡潔：

@Transactional
public void insertUser() {
    userDao.insertUser();
}

與JDBC事務實現程式碼相比，基於Spring的方式只需要新增一個 @Transactional 註解即可，程式碼中只需要實現業務邏輯即可，實現了事務控制機制對業務程式碼的 低侵入性 。

Spring支援的基於 Spring AOP 實現的 宣告式事務 功能，所謂宣告式事務，即使用@Transactional註解進行宣告標註，告訴Spring框架在什麼地方啟用資料庫事務控制能力。 @Transactional 註解， 可以新增在類或者方法上 。如果其新增在類上時，表明此類中所有的 public非靜態方法 都將啟用事務控制能力。

既然@Transactional註解承載了Spring框架對於事務處理的相關能力，那麼接下來我們就一起看下該註解的一些可選配置以及具體使用場景。

@Transactional主要可選配置

只讀事務配置

通過 readonly 引數指定當前事務是否為一個只讀事務。設定為true標識此事務是個只讀事務，預設情況為false。

@Transactional(readOnly = true)
public DomResponse<CiCdItemDetail> queryCicdItemDetail(String appCode) {
    return null;
}

這裡涉及一個概念，叫做 只讀事務 ，其含義描述如下：

在多條查詢語句一起執行的場景裡面會涉及到的概念。表示在事務設定的那一刻開始，到整個事務執行結束的過程中，其他事務所提交的寫操作資料，對該事務都不可見。

舉個例子：

現在有一個複合查詢操作，包含2條SQL查詢操作：先獲取使用者表count數，再獲取使用者表中所有資料。

(1) 先執行完獲取使用者表count數，得到結果10

(2) 在還沒開始執行後一條語句的時候，另一個程序操作了DB並往使用者表中插入一條新資料

(3) 複合操作的第二條SQL語句，獲取使用者列表的操作被執行，返回了11條記錄

很明顯，複合操作中的兩條SQL語句獲取的資料結果無法匹配上。原因就是非原子性操作導致，即2條查詢操作執行的間隔內，有另一個寫操作修改了目標讀取的資料，導致了此問題的出現。

為了避免此情況的發生，可以給複合查詢操作新增上只讀事務，這樣事務控制範圍內，事務外的寫操作就不可見，這樣就保證了事務內多條查詢語句執行結果的一致性。

那為什麼要設定為只讀事務、而不是常規的事務呢？主要是從執行效率角度的考慮。因為這個裡的操作都是一些只讀操作，所以設定為只讀事務，資料庫會為只讀事務提供一些優化手段，比如不啟動回滾段、不記錄回滾log之類的。

回滾條件設定

@Transactional 有提供4個不同屬性，可以支援傳入不同的引數，設定需要回滾的條件：

引數	含義說明
rollbackFor	用於指定需要回滾的特定異常型別，可以指定一個或者多個。當指定 `rollbackFor` 或者 `rollbackForClassName` 之後，方法執行邏輯中只有丟擲指定的異常型別，才會觸發事務回滾
rollbackForClassName	與 `rollbackFor` 相同，設定字串格式的類名
noRollbackFor	用於指定不需要進行回滾的異常型別，當方法中丟擲指定型別的異常時，不進行事務回滾。而其餘的型別的異常將會觸發事務回滾。
noRollbackForClassName	與 `noRollbackFor` 相同，設定字串格式的類名

其中，rollbackFor支援指定單個或者多個異常型別，只要丟擲指定型別的異常，事務都將被回滾掉：

// 指定單個異常
@Transactional(rollbackFor = DemoException.class)
public void insertUser() {
    // do something here
}

// 指定多個異常
@Transactional(rollbackFor = {DemoException.class, DemoException2.class})
public void insertUser2() {
    // do something here
}

rollbackFor 和 rollbackForClassName 作用相同，只是提供了2個不同的指定方法，允許執行Class型別或者ClassName字串。

// 指定異常名稱
@Transactional(rollbackForClassName = {"DemoException"})
public void insertUser() {
    // do something here
}

同理， noRollbackFor 和 noRollbackForClassName 的使用與上面示意的相似，只是其含義功能點是相反的。

事務傳播行為

propagation 用於指定此事務對應的傳播型別。所謂的事務傳播型別，即當前已經在一個事務的上下文中時，又需要開始一個事務，這個時候來處理這個將要開啟的新事務的處理策略。

主要有7種類型的事務傳播型別：

傳播型別	含義描述
REQUIRED	如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則建立一個新的事務
SUPPORTS	如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則以非事務的方式繼續執行
MANDATORY	如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則丟擲異常
REQUIRES_NEW	建立一個新的事務，如果當前存在事務，則把當前事務掛起
NOT_SUPPORTED	以非事務方式執行，如果當前存在事務，則把當前事務掛起
NEVER	以非事務方式執行，如果當前存在事務，則丟擲異常
NESTED	如果當前存在事務，則建立一個事務作為當前事務的巢狀事務來執行；如果當前沒有事務，則該取值等價於REQUIRED

事務的傳播行為，將會影響到事務控制的結果，比如最終是在同一事務中，一旦遇到異常，所有操作都會被回滾掉，而如果是在多個事務中，則某一個事務的回滾，不影響已提交的其餘事務的回滾。

實際編碼的時候，可以通過@Transactional註解中的 propagation 引數來指定具體的傳播型別，取值由 org.springframework.transaction.annotation.Propagation 列舉類提供。如果不指定，則預設取值為 Propagation.REQUIRED ，也即如果當前存在事務，則加入該事務，如果當前沒有事務，則建立一個新的事務。

/**
 * The transaction propagation type.
 * <p>Defaults to {@link Propagation#REQUIRED}.
 * @see org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttribute#getPropagationBehavior()
 */
Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED;

事務超時設定

可以使用 timeout 屬性來設定事務的超時秒數，預設值為-1，表示永不超時。

@Transactional失效場景避坑

同一個類中方法間呼叫

Spring的事務實現原理是AOP，而AOP的原理是動態代理。

在類內部方法之間相互呼叫的時候，本質上是類物件自身的呼叫，而不是使用代理物件去呼叫，也就不會觸發AOP，這樣其實Spring也就無法將事務控制的程式碼邏輯織入到呼叫程式碼流程中，所以這裡的事務控制就無法生效。

public void insertUser() {
    writeDataIntoDb();
}

@Transactional
public void writeDataIntoDb() {
  // ...
}

所以遇到同一個類中多個方法之間相互呼叫，且呼叫的方法需要做事務控制的時候需要特別注意下這個問題。解決方式，可以建2個不同的類，然後將方法放到兩個類中，這樣跨類呼叫，Spring事務機制就可以生效。

新增在非public方法上

如果將@Transactional註解新增在protected、private修飾的方法上，雖然程式碼不會有任何的報錯，但是實際上註解是不會生效的。

@Transactional
private void writeDataIntoDb() {
  // ...
}

方法內部Try Catch吞掉相關異常

這個其實很容易理解，業務程式碼中將所有的異常給catch併吞掉了，等同於業務程式碼認為被捕獲的異常不需要去觸發回滾。對框架而言，因為異常被捕獲了，業務邏輯執行都在正常往下執行，所以也不會觸發異常回滾機制。

// catch了可能的異常，導致DB操作失敗的時候事務不會觸發回滾
@Transactional
public void insertUser() {
    try {
        UserEntity user = new UserEntity();
        user.setWorkId("123456");
        user.setUserName("王小二");
        userRepository.save(user);
    } catch (Exception e) {
        log.error("failed to create user");

        // 直接吞掉了異常，這樣不會觸發事務回滾機制
    }
}

在業務處理邏輯中，如果確實需要知曉並捕獲相關處理的異常進行一些額外的業務邏輯處理，如果要保證事務回滾機制生效，最後需要往外丟擲 RuntimeException 異常，或者是繼承RuntimeException實現的 業務自定義異常 。如下：

// catch了可能的異常，對外丟擲RuntimeException或者其子類,可觸發事務回滾
@Transactional
public void insertUser() {
    try {
        UserEntity user = new UserEntity();
        user.setWorkId("123456");
        user.setUserName("王小二");
        userRepository.save(user);
    } catch (Exception e) {
        log.error("failed to create user");

        // @Transactional沒有指定rollbackFor，所以丟擲RuntimeException或者其子類，可觸發事務回滾機制
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

當然，如果@Transactional註解指定了 rollbackFor 為某個具體的異常型別，則最終需要保證異常時對外丟擲相匹配的異常型別，才可以觸發事務處理邏輯。如下：

// catch了指定異常，對外丟擲對應型別的異常,可觸發事務回滾
@Transactional(rollbackFor = DemoException.class)
public void insertUser() {
    try {
        UserEntity user = new UserEntity();
        user.setWorkId("123456");
        user.setUserName("王小二");
        userRepository.save(user);
    } catch (Exception e) {
        log.error("failed to create user");
        // @Transactional有指定rollbackFor，丟擲異常要與rollbackFor指定異常型別一致
        throw new DemoException();
    }
}

對應資料庫引擎型別不支援事務

以 MySQL 資料庫而言，常見的資料庫引擎有 InnoDB 和 Myisam 等型別，但是 MYISAM引擎型別是不支援事務 的。所以如果建表時設定的引擎型別設定為 MYISAM 的話，即使程式碼裡面添加了@Transactional最終事務也不會生效的。

@Transactional使用策略

因為事務處理對效能會有一定的影響，所以事務也不是說任何地方都可以隨便新增的。對於一些效能敏感場景，需要注意幾點：

僅在必要的場合新增事務控制

（1）不含有DB操作相關，無需新增事務控制

（2）單條查詢語句，沒必要新增事務控制

（3）僅有查詢操作的多條SQL執行場景，可以新增只讀事務控制

（4）單條 insert/update/delete 語句，其實也不需要新增 @Transactional 事務處理，因為單條語句執行其實資料庫有 隱性事務控制機制 ，如果執行失敗，是屬於 SQL 報錯，資料不會更新成功，自然也無需回滾。

儘可能 縮小事務控制的程式碼段處理範圍

主要從效能層面考慮，事務機制，類似於併發場景的加鎖處理， 範圍越大對效能影響越明顯

事務控制範圍內的業務邏輯儘可能簡單、 避免非事務相關耗時處理邏輯

也是從效能層面考慮，儘量將耗時的邏輯放到事務控制之外執行， 事務內僅保留與DB操作切實相關的邏輯

總結

好啦，關於Spring中事務控制的相關用法，以及@Transactional使用過程中可能的一些失效場景，就探討到這裡了。那麼你對事務這塊有哪些自己的理解呢？或者是否有遇到相關的問題呢？歡迎一起交流下咯。

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