【Spring】事务（上）：三大接口、隔离级别、传播属性

￡神魔★判官ぃ 2022-12-27 09:06 87阅读 0赞

事务(Transaction)是访问并可能更新数据库中各种数据项的一个程序执行单元(unit)。

特点：事务是恢复和并发控制的基本单位。事务应该具有4 个属性：原子性、一致性、隔离性、持久性。这四个属性通常称为ACID特性。

*  原子性（Automicity）。一个事务是一个不可分割的工作单位，事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做。
 *  一致性（Consistency）。事务必须是使数据库从一个一致性状态变到另一个一致性状态。一致性与原子性是密切相关的。
 *  隔离性（Isolation）。一个事务的执行不能被其他事务干扰。即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
 *  持久性（Durability）。持久性也称永久性（Permanence），指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其有任何影响。

> 这里放一个参考链接 [【MySQL】事务与锁（一）：详解数据库事务及并发时可能出现的问题][MySQL]…

## 1.Spring事务基本原理 ##

Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持，没有数据库的事务支持，Spring是无法提供事务功能的。对于纯JDBC操作数据库，想要用到事务，可以按照以下步骤进行：

1.  获取连接 Connection con = DriverManager.getConnection()
2.  开启事务 con.setAutoCommit(true/false);
3.  执行CRUD
4.  提交事务/回滚事务 con.commit() / con.rollback();
5.  关闭连接 conn.close();

> Spring事务管理基于AOP来实现，主要是统一封装非功能性需求。

使用Spring的事务管理功能后，我们可以不再写步骤 2 和 4 的代码，而是由 Spring 自动完成。那么Spring是如何在我们书写的 CRUD 之前和之后开启事务和关闭事务的呢？解决这个问题，也就可以从整体上理解Spring的事务管理实现原理了。

比如我们使用的是注解的方式。首先要在配置文件开启注解驱动，然后在相关的类和方法上通过注解@Transactional标识。Spring 在启动的时候会去解析生成相关的bean，这时候会查看拥有相关注解的类和方法，并且为这些类和方法生成代理，并根据@Transaction的相关参数进行相关配置注入，这样就在代理中为我们把相关的事务处理掉了（开启正常提交事务，异常回滚事务）。

> 真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。

## 2.Spring事务三大接口 ##

*  PlatformTransactionManager： （平台）事务管理器
 *  TransactionDefinition： 事务定义信息(事务隔离级别、传播行为、超时、只读、回滚规则）
 *  TransactionStatus： 事务运行状态

### 2.1 PlatformTransactionManager ###

Spring并不直接管理事务，而是提供了多种事务管理器 ，他们将事务管理的职责委托给Hibernate或者JTA等持久化机制所提供的相关平台框架的事务来实现。

Spring事务管理器的接口是：`org.springframework.transaction.PlatformTransactionManage`， 通过这个接口，Spring为各个平台如JDBC、Hibernate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。

public interface PlatformTransactionManager {
          
        /**  
        *获取事物状态 
        */  
        TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition) throws TransactionException; 
        /** 
        *事物提交 
        */  
        void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException; 
        /** 
        *事物回滚  
        */ 
        void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;
    }

> 注：我们平常编程式使用的 TransactionTemplate 就是组合了 TransactionManager。

### 2.2 TransactionDefinition ###

TransactionDefinition 接口定义了事物属性。`org.springframework.transaction.TransactionDefinition` 接口中定义了5个方法以及一些表示事务属性的常量比如隔离级别、传播行为等等的常量。

下面只是列出了TransactionDefinition接口中的方法而没有给出接口中定义的常量，该接口中的常量信息会在后面依次介绍到

public interface TransactionDefinition {
         
        /**   
        * 支持当前事物，若当前没有事物就创建一个事物 
        */  
        int PROPAGATION_REQUIRED = 0; 
        /**   
        * 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  
        */  
        int PROPAGATION_SUPPORTS = 1; 
     
        /**    
        * 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 
        */  
        int PROPAGATION_MANDATORY = 2; 
        /**   
        *  创建一个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起   
        */ 
        int PROPAGATION_REQUIRES_NEW = 3; 
        
        /**   
        *  以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起 
        */ 
        int PROPAGATION_NOT_SUPPORTED = 4; 
        /**      
        * 以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。   
        */ 
        int PROPAGATION_NEVER = 5; 
        /**     
         * 表示如果当前正有一个事务在运行中，则该方法应该运行在 一个嵌套的事务中，  
         *  被嵌套的事务可以独立于封装事务进行提交或者回滚(保存点)，   
         *  如果封装事务不存在,行为就像 PROPAGATION_REQUIRES NEW   
         */  
        int PROPAGATION_NESTED = 6; 
     
        /**      
        使用后端数据库默认的隔离级别，Mysql 默认采用的 REPEATABLE_READ隔离级别
         Oracle 默认采用的 READ_COMMITTED隔离级别  
        */  
        int ISOLATION_DEFAULT = -1; 
    
        /**    
        *最低的隔离级别，允许读取尚未提交的数据变更，可能会导致脏读、幻读或不可重复读 
        */  
        int ISOLATION_READ_UNCOMMITTED = Connection.TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED; 
        
     
        /**    
        *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  
        */  
        int ISOLATION_READ_COMMITTED = Connection.TRANSACTION_READ_COMMITTED; 
     
        /**   
        *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   
        */  int ISOLATION_REPEATABLE_READ = Connection.TRANSACTION_REPEATABLE_READ; 
     
        /**  
        * 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  
        */  
        int ISOLATION_SERIALIZABLE = Connection.TRANSACTION_SERIALIZABLE; 
     
        /**   
        * 使用默认的超时时间 
        */  
        int TIMEOUT_DEFAULT = -1; 
     
        /**      
        * 获取事物的传播行为 
        */  
        int getPropagationBehavior(); 
     
        /**   
        * 获取事物的隔离级别 
        */  
        int getIsolationLevel(); 
     
        /**   
        * 返回事物的超时时间 
        */  
        int getTimeout(); 
     
        /**   
        * 返回当前是否为只读事物 
        */  
        boolean isReadOnly(); 
    
        /** 
        * 获取事物的名称 
        */ 
        @Nullable  String getName(); 
    }

### 2.3 TransactionStatus ###

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。返回的 TransactionStatus 对象可能代表一个新的或已经存在的事务（如果在当前调用堆栈有一个符合条件的事物)

public interface TransactionStatus extends SavepointManager, Flushable {
         
       
        /**   
        * 是否为新事物   
        */  
        boolean isNewTransaction(); 
     
        /**   
        * 是否有保存点  
        */  
        boolean hasSavepoint(); 
     
        /**   
        *设置为只回滚 
        */  
        void setRollbackOnly(); 
     
        /**      
        *是否为只回滚  
        */ 
        boolean isRollbackOnly(); 
     
        /** 
        *属性 
        */  
        @Override  void flush(); 
     
        /**   
        *判断当前事物是否已经完成  
        */  
        boolean isCompleted(); 
    }

## 3.Spring中的隔离级别 ##

在数据库中有四种隔离级别

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">数据库隔离级别</th> 
   <th align="left">导致的问题</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">Read-Uncommitted</td> 
   <td align="left">导致脏读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Read-Committed</td> 
   <td align="left">避免脏读，允许不可重复读和幻读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Repeatable-Read</td> 
   <td align="left">避免脏读，不可重复读，允许幻读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Serializable</td> 
   <td align="left">串行化读，事务只能一个一个执行，避免了脏读、不可重复读、幻读。执行效率慢，使用时慎重</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。大多数的数据库默认隔离级别为 Read Commited，比如 SqlServer、Oracle少数数据库默认隔离级别为：Repeatable Read 比如： MySQL InnoDB。

下面是 Spring 的事务隔离级别

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">Spring事务隔离级别</th> 
   <th align="left">解释</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">ISOLATION_DEFAULT</td> 
   <td align="left">这是个 PlatfromTransactionManager 默认的隔离级别，使用数据库默认的事务隔离级别。另外四个与 JDBC 的隔离级别相对应。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ISOLATION_READ_UNCOMMITTED</td> 
   <td align="left">这是事务最低的隔离级别，它允许另外一个事务可以看到这个事务未提交的数据。这种隔离级别会产生脏读，不可重复读和幻像读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ISOLATION_READ_COMMITTED</td> 
   <td align="left">保证一个事务修改的数据提交后才能被另外一个事务读取。另外一个事务不能读取该事务未提交的数据</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ISOLATION_REPEATABLE_READ</td> 
   <td align="left">这种事务隔离级别可以防止脏读，不可重复读。但是可能出现幻像读</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">ISOLATION_SERIALIZABLE</td> 
   <td align="left">这是花费最高代价但是最可靠的事务隔离级别。事务被处理为顺序执行</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 4.Spring 事务的传播属性 ##

所谓spring事务的传播属性，就是定义在存在多个事务同时存在的时候，spring应该如何处理这些事务的行为。这些属性在 TransactionDefinition 中定义，具体常量的解释见下表：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">事务传播规则</th> 
   <th align="left">解释</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_REQUIRED</td> 
   <td align="left">支持当前事务，如果当前没有事务，就新建一个事务。这是最常见的选择，也是 Spring默认的事务的传播</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_REQUIRES_NEW</td> 
   <td align="left">新建事务，如果当前存在事务，把当前事务挂起。新建的事务将和被挂起的事务没有任何关系，是两个独立的事务，外层事务失败回滚之后，不能回滚内层事务执行的结果，内层事务失败抛出异常，外层事务捕获，也可以不处理回滚操作</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_SUPPORTS</td> 
   <td align="left">支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务方式执行。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_MANDATORY</td> 
   <td align="left">支持当前事务，如果当前没有事务，就抛出异常。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_NOT_SUPPORTED</td> 
   <td align="left">以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，就把当前事务挂起。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_NEVER</td> 
   <td align="left">以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">PROPAGATION_NESTED</td> 
   <td align="left">如果一个活动的事务存在，则运行在一个嵌套的事务中。如果没有活动事务，则按REQUIRED属性执行。它使用了一个单独的事务，这个事务拥有多个可以回滚的保存点。内部事务的回滚不会对外部事务造成影响。它只对DataSourceTransactionManager事务管理器起效。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

接下来我们通过分析一些嵌套事务的场景，来深入理解Spring事务传播的机制。假设外层事务 Service A 的 MethodA() 调用内层ServiceB 的 MethodB()

public class ServiceA{
        
        public void MethodA(){
        
            ServiceB.MethodB();
        }
    }

### 4.1 PROPAGATION\_REQUIRED(Spring 默认) ###

如果 ServiceB.MethodB() 的事务级别定义为 PROPAGATION\_REQUIRED，那么执行 ServiceA.MethodA() 的时候Spring已经起了事务，这时调用 ServiceB.MethodB()，ServiceB.MethodB() 看到自己已经运行在 ServiceA.MethodA() 的事务内部，就不再起新的事务。

假如 ServiceB.MethodB() 运行的时候发现自己没有在事务中，他就会为自己分配一个事务。这样，在 ServiceA.MethodA() 或者在 ServiceB.MethodB() 内的任何地方出现异常，事务都会被回滚。

### 4.2 PROPAGATION\_REQUIRES\_NEW ###

比如我们设计 ServiceA.MethodA() 的事务级别为 PROPAGATION\_REQUIRED，ServiceB.MethodB() 的事务级别为 PROPAGATION\_REQUIRES\_NEW。那么当执行到 ServiceB.MethodB() 的时候，ServiceA.MethodA() 所在的事务就会挂起，ServiceB.MethodB() 会起一个新的事务，等待 ServiceB.MethodB() 的事务完成以后，它才继续执行。

他与 PROPAGATION\_REQUIRED 的事务区别在于事务的回滚程度了。因为 ServiceB.MethodB() 是新起一个事务，那么就是存在两个不同的事务。如果 ServiceB.MethodB() 已经提交， 那么 ServiceA.MethodA() 失败回滚， ServiceB.MethodB() 是不会回滚的。如果 ServiceB.MethodB() 失败回滚，如果他抛出的异常被 ServiceA.MethodA() 捕获， ServiceA.MethodA() 事务仍然可能提交(主要看B抛出的异常是不是A会回滚的异常)。

### 4.3 PROPAGATION\_SUPPORTS ###

假设ServiceB.MethodB() 的事务级别为 PROPAGATION\_SUPPORTS，那么当执行到ServiceB.MethodB()时，如果发现ServiceA.MethodA()已经开启了一个事务，则加入当前的事务。如果发现ServiceA.MethodA()没有开启事务，则自己也不开启事务。这种时候，内部方法的事务性完全依赖于最外层的事务。

### 4.4 PROPAGATION\_NESTED ###

现在的情况就变得比较复杂了, ServiceB.MethodB() 的事务属性被配置 为 PROPAGATION\_NESTED, 此时两者之间又将如何协作呢?

ServiceB.MethodB() 如果 rollback, 那么内部事务(即 ServiceB.MethodB()) 将回滚到它执行前的 SavePoint，而外部事务(即 ServiceA.MethodA()) 可以有以下两种处理方式:捕获异常，执行异常分支逻辑

void MethodA() {
         
        try {
         
            ServiceB.MethodB();
        } catch (SomeException) {
         
            // 执行其他业务, 如 ServiceC.MethodC();
        } 
    }

这种方式也是嵌套事务最有价值的地方, 它起到了分支执行的效果, 如果 ServiceB.MethodB()失败, 那么执行 ServiceC.MethodC(), 而 ServiceB.MethodB() 已经回滚到它执行之前的 SavePoint，所以不会产生脏数据(相当于此方法从未执行过)，这种特性可以用在某些特殊的业务中 , 而 PROPAGATION\_REQUIRED 和 PROPAGATION\_REQUIRES\_NEW 都没有办法做到这一点。

外部事务回滚/提交 代码不做任何修改, 那么如果内部事务(ServiceB.MethodB()) rollback, 那么首先 ServiceB.MethodB() 回滚到它执行之前的 SavePoint(在任何情况下都会如此)，外部事务(即 ServiceA.MethodA()) 将根据具体的配置决定自己是 commit 还是 rollback。

> 另外三种事务传播属性基本用不到，在此不做分析。

[MySQL]: https://blog.csdn.net/weixin_43935927/article/details/109408504