Spring @Transactional 声明式事务揭秘

爱被打了一巴掌 2022-05-15 02:39 391阅读 0赞

本章，我们将深入探讨Spring事务管理，为你揭秘@Transactional注解底层工作原理。

### [JPA][]和事务管理 ###

首先，我们要知道，[JPA][]本身不提供任何声明式事务管理。当我们在任意依赖注入容器外使用JPA时，需要由开发人员以编程方式来处理事务。

UserTransaction utx = entityManager.getTransaction(); 
    
    try { 
        utx.begin(); 
        businessLogic();
        utx.commit(); 
    } catch(Exception ex) { 
        utx.rollback(); 
        throw ex; 
    }

这种管理事务的方式使得代码中的事务范围非常清晰，但它有几个明显不足：

*  代码重复且容易出错
 *  任意一个微小的错误都都可能会产生很大的影响
 *  错误很难调试和重现
 *  降低了代码的可读性
 *  如果此方法调用另一个事务方法如何处理事务？

### 使用Spring @Transactional注解 ###

如果我们使用@Transactional注解，那么上面的代码就可以简化为：

@Transactional
    public void businessLogic() {
    ... use entity manager inside a transaction ...
    }

这样以来，通过@Transactional注解使得代码更方便和可读，这也是目前Spring中事务处理的推荐做法。

通过使用 @Transactional，许多事务相关的都可以被自动处理，例如：事务传播等等。例如，如果**businessLogic()**方法调用另一个事务方法 ，该方法将根据事务传播配置确定是否加入当前正在进行的事务。

然而，万事皆有两面性，@Transactional的强大机制为我们的事务管理提供了便利，然而正是这种强大机制隐藏了内部实现细节，进而使得当问题发生时，我们无法很好的去跟踪调试。

### 所以，我们要探究@Transactional背后的机制。 ###

要正确理解@Transactional，我们首先要理解掌握以下两个不同的概念，每一个概念都有自己的作用范围和生命周期：

*  Persistence Context：持久化上下文
 *  Database Transaction：数据库事务

@Transactional注解本身定义的是一个数据库事务的作用范围，而数据库事务则是作用在一个特定的持久化上下文（Persistence Context）中。

当我们使用Hibernate作为持久化方案时，JPA中的持久化上下文（Persistence Context）是Entity Manager（实体管理器），其由Hibernate Session内部实现。

持久化上下文（Persistence Context）本身只是一个同步器对象，其用以跟踪记录一组有限的Java对象的状态，并确保对这些对象的更改最终被保留回数据库。

这与一个数据库事务是完全不同的概念，一个EntityManager（实体管理器）通常被用于多个数据库事务。

### EntityManager何时跨越多个数据库事务？ ###

最常见的情况是，当应用程序使用[Open Session In View][]模式来处理延迟初始化异常时。在这种情况下，在视图层中的多个查询通常包含各自单独的数据库事务中，但这些数据库事务都是由同一个EntityManager（实体管理器）所创建。

另一种情况则是开发人员将持久化上下文标记为**PersistenceContextType.EXTENDED**，这也就意味着它可以在多个请求中存在作用。

### 如何定义Entity Manager与Transaction关系？ ###

这实际上是每个应用开发人员的选择，但使用JPA Entity Manager 最常见的方式是  
“Entity Manager per application transaction”模式（一个应用事务对应一个实体管理器EntityManager）。这是最常见的注入Entity Manager方法：

@PersistenceContext
    private EntityManager em;

这里，我们默认使用“Entity Manager per transaction”模式，即一个事务对应一个EntityManager模式。在此模式下，如果我们在@Transactional 方法中使用此EntityManager，则该方法将在单个数据库事务中运行。

### @PersistenceContext如何工作？ ###

一个明显的问题，考虑到EntityManager生命周期如此短暂，并且在每一个应用请求中又包含诸多EntityManager实例，那么@PersistenceContext是如何在应用容器启动时只注入到EntityManager一次呢？

答案是它不能：EntityManager只是一个接口，实际注入的是一个持久化上下文代理（context aware proxy：具体实现类SharedEntityManagerInvocationHandler），由其在运行时负责关联到具体的实体管理器实例。

### @Transactional如何工作 ###

要想确保声明式事务正确工作，仅仅靠实现了EntityManager接口的持久化上下文（persistence context proxy ）代理并不行，这里还需要介绍另外三个单独的组件：

*  EntityManager Proxy （实体管理器代理本身）
 *  Transactional Aspect（事务切面）
 *  Transaction Manager（事务管理器）

接下来，让我们看下它们之间如何交互。

#### Transactional Aspect：事务切面 ####

Transactional Aspect是一个”**环绕**”切面，具体实现类TransactionInterceptor，Transactional Aspect主要有两个职责：

*  在**“方法调用前”**，切面提供一个hook point，用于确定要调用的业务方法加入当前正在进行的事务，还是新启事务。
 *  在**“方法调用后”**，由切面决定事务动作：提交，回滚或继续运行。

在**“方法调用前”**，Transactional Aspect本身不包含任何决策逻辑，新启事务的动作将委托给Transaction Manager。

#### Transaction Manager ####

Transaction Manager需要负责以下两个逻辑：

*  是否需要创建新的Entity Manager实例
 *  是否需要新启新的数据库事务

所有这些都会在Transactional Aspect **‘执行前’**被确定，Transaction Manager将基于以下情况确认接下来的动作：

*  是否已有正在进行的事务
 *  事务方法的传播属性

一旦确认需要创建新的数据库事务，那么Transaction Manager将执行以下动作：

*  创建新的Entity Manager实例
 *  将创建的Entity Manager实例与当前线程绑定
 *  从数据库连接池中获取数据库连接
 *  将获取的数据库连接与当前线程绑定

EntityManager实例和数据库连接都会以ThreadLocal变量的方式与当前线程绑定。当事务执行时，他们会被保存在当前线程中，并且由Transaction Manager负责清理。当然，如果需要获取当前的线程的Entity Manager和数据库连接，是需要通过EntityManager proxy来获取。

#### EntityManager Proxy（Entity Manager 代理） ####

EntityManager代理是确保整个声明事务机制正确运行的最后一个组件。假如，当业务方法调用**entityManager.persist()**，当前调用并不会直接调用EntityManager本身，而是调用**EntityManager Proxy**，由**EntityManager Proxy**负责从当前线程中获取当前EntityManager实例对象（之前我们说的，EntityManager 会负责放置管理EntityManager的实例对象）。

### 实例验证 ###

接下来，我们来看下如何配置这三个组件，以使声明式事务如何正确工作。

首先定义**EntityManagerFactory**，这样**EntityManager Proxy**就可以通过@PersistenceContext实现注入。

@Configuration
    public class EntityManagerFactoriesConfiguration { 
        @Autowired
        private DataSource dataSource;
    
        @Bean(name = "entityManagerFactory")
        public LocalContainerEntityManagerFactoryBean emf() {
            LocalContainerEntityManagerFactoryBean emf = ...
            emf.setDataSource(dataSource);
            emf.setPackagesToScan(new String[] {
       "your.package"});
            emf.setJpaVendorAdapter(
            new HibernateJpaVendorAdapter());
            return emf;
       }
    }

接下来，在@Transactional注解类中配置**Transaction Manager**以及应用**Transactional Aspect**

@Configuration
    @EnableTransactionManagement
    public class TransactionManagersConfig { 
        @Autowired
        EntityManagerFactory emf;
        @Autowired
        private DataSource dataSource;
    
        @Bean(name = "transactionManager")
        public PlatformTransactionManager transactionManager() {
            JpaTransactionManager tm = new JpaTransactionManager();
            tm.setEntityManagerFactory(emf);
            tm.setDataSource(dataSource);
            return tm;
        }
    }

添加@EnableTransactionManagement注解的目的是告诉Spring，凡是带有@Transactional注解的类都要被**Transactional Aspect**切面环绕。有了这个，@Transactional就可以正常工作了。

### 结论 ###

Spring声明式事务管理机制非常强大，但它容易误用或错误配置。深入了解其工作机制对于后续我们解决问题时非常重要，但总结起来需要我们注意两个概念：数据库事务和持久化上下文：

*  **Persistence Context：持久化上下文**
 *  **Database Transaction：数据库事务**

[https://dzone.com/articles/how-does-spring-transactional][https_dzone.com_articles_how-does-spring-transactional]

[JPA]: https://en.wikipedia.org/wiki/Java_Persistence_API
[Open Session In View]: http://blog.jhades.org/open-session-in-view-pattern-pros-and-cons/
[https_dzone.com_articles_how-does-spring-transactional]: https://dzone.com/articles/how-does-spring-transactional