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本专栏带你从Spring入门到入魔 

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介绍

1.1 Spring 事务管理的重要性

在应用程序中，事务管理是确保数据的一致性和完整性的重要组成部分。Spring 事务管理提供了一种可靠且灵活的方式来管理事务，确保在数据库操作过程中的原子性、一致性、隔离性和持久性。

Spring 事务管理的重要性包括：

• 数据库一致性：通过事务管理，可以确保数据库操作的原子性，即要么所有操作都成功提交，要么全部回滚，从而保持数据的一致性。
• 错误处理和回滚：事务管理使得在发生错误时能够回滚事务，确保数据的完整性，以及在异常情况下进行适当的错误处理。
• 并发控制：通过定义适当的隔离级别，事务管理可以处理并发访问数据库的问题，避免数据冲突和不一致性。
• 扩展性和灵活性：Spring 事务管理提供了多种配置选项和编程方式，可以根据应用程序的需求进行灵活配置和管理。

1.2 目标和范围

Spring 事务管理的目标是确保在应用程序中的数据库操作过程中，能够实现以下目标：

• 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功执行并提交，要么全部失败并回滚，确保数据库的一致性。
• 一致性（Consistency）：事务的执行过程中，数据库从一个一致的状态转变为另一个一致的状态，不会破坏数据的完整性。
• 隔离性（Isolation）：多个并发事务之间应该相互隔离，每个事务的操作应该看起来像是在独立执行，避免数据冲突和不一致性。
• 持久性（Durability）：一旦事务提交，其对数据库的修改应该是永久性的，即使在系统故障或重启后也能够恢复。

Spring 事务管理的范围包括：

• 支持多种事务管理方式：Spring 提供了多种事务管理方式，包括编程式事务管理和声明式事务管理，以适应不同的应用场景和开发需求。
• 集成多种事务管理器：Spring 可以与各种事务管理器集成，包括本地 JDBC 事务、JTA 分布式事务、Hibernate 事务等，以便与不同的持久化框架和数据库进行交互。
• 提供注解和 XML 配置支持：Spring 允许使用注解或 XML 配置的方式来定义和管理事务，使得事务管理更加灵活和便捷。

Spring 事务基础

2.1 事务概述

Spring 事务是一组数据库操作的逻辑单元，具有原子性和一致性。事务由一系列操作组成，这些操作要么全部成功执行并提交，要么全部失败并回滚。

Spring 事务的关键概念包括：

• 事务管理器（Transaction Manager）：事务管理器是 Spring 提供的一个接口，用于管理事务的开始、提交和回滚操作。它与底层的数据库或持久化框架进行交互，并确保事务的正确执行。
• 事务定义（Transaction Definition）：事务定义定义了事务的属性，如隔离级别、传播行为、超时设置等。它可以通过编程方式或声明式方式来定义。
• 事务状态（Transaction Status）：事务状态表示当前事务的状态，包括已提交、已回滚或进行中等。通过事务状态，可以对事务进行管理和控制。
• 事务切面（Transaction Aspect）：事务切面是应用程序中与事务相关的逻辑和功能的集合。它可以通过编程方式或声明式方式来定义和应用。

2.2 事务管理器

在 Spring 中，事务管理器（Transaction Manager）是用于管理事务的关键组件。事务管理器负责事务的开始、提交和回滚操作，并与底层的数据库或持久化框架进行交互。

Spring 提供了多种事务管理器的实现，包括：

• DataSourceTransactionManager：用于管理基于 JDBC 的事务，与 JDBC DataSource 进行交互。
• JpaTransactionManager：用于管理基于 JPA（Java Persistence API）的事务，与 JPA EntityManagerFactory 进行交互。
• HibernateTransactionManager：用于管理基于 Hibernate 的事务，与 Hibernate SessionFactory 进行交互。
• JtaTransactionManager：用于管理分布式事务，与 JTA（Java Transaction API）进行交互。

你可以根据应用程序所使用的持久化框架选择合适的事务管理器。

2.3 事务定义和注解

在 Spring 中，事务定义（Transaction Definition）用于定义事务的属性，如隔离级别、传播行为、超时设置等。事务定义可以通过编程方式或声明式方式来定义。

编程式事务定义是通过编写代码来显式地管理事务的开始、提交和回滚。你可以使用编程式事务管理的 API（如 TransactionTemplate）来定义事务的属性。

声明式事务定义是通过在方法或类级别上使用注解或 XML 配置来定义事务的属性。Spring 提供了 @Transactional 注解，用于在方法级别上定义事务的属性。你可以在需要进行事务管理的方法上添加 @Transactional 注解，并指定事务的属性。

事务的属性包括传播行为（Propagation）、隔离级别（Isolation）、只读标志（ReadOnly）、超时设置（Timeout）等。通过定义适当的事务属性，你可以控制事务的行为和特性。

例如，下面是一个使用 @Transactional 注解定义事务的例子：

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED, isolation = Isolation.DEFAULT)
public void performTransaction() {
    // 事务操作
}

事务角色

事务相关配置

事务传播行为

1. REQUIRED 传播行为

• 如果当前存在事务，则加入该事务中执行。
• 如果当前没有事务，则创建一个新的事务执行。
• 这是Spring默认的传播行为。

2. REQUIRES_NEW 传播行为

• 总是创建一个新的事务，并挂起当前事务（如果存在）。
• 在新的事务中执行方法，不受外部事务的影响。

3. SUPPORTS 传播行为

• 如果当前存在事务，则加入该事务中执行。
• 如果当前没有事务，则以非事务的方式执行。

4. NOT_SUPPORTED 传播行为

• 总是以非事务的方式执行方法。
• 如果当前存在事务，则将其挂起。

5. MANDATORY 传播行为

• 如果当前存在事务，则加入该事务中执行。
• 如果当前没有事务，则抛出异常。

6. NEVER 传播行为

• 总是以非事务的方式执行方法。
• 如果当前存在事务，则抛出异常。

隔离级别

1. READ_UNCOMMITTED 隔离级别

• 最低的隔离级别，允许脏读、不可重复读和幻读的发生。
• 一个事务可以读取另一个事务未提交的数据。

2. READ_COMMITTED 隔离级别

• 保证一个事务修改的数据提交后才能被另一个事务读取。
• 避免脏读的发生，但仍可能出现不可重复读和幻读。

3. REPEATABLE_READ 隔离级别

• 保证一个事务不能读取另一个事务未提交的数据。
• 避免脏读和不可重复读的发生，但仍可能出现幻读。

4. SERIALIZABLE 隔离级别

• 最高的隔离级别，保证所有情况下都不会发生脏读、不可重复读和幻读。
• 事务被处理为顺序执行，避免并发读写操作。

事务原理

aop/动态代理

Spring的事务抽象包括三个主要接口：PlatformTransactionManager、TransactionDefinition和TransactionStatus。

• PlatformTransactionManager负责定义事务的边界，它确定了何时开始和结束一个事务。
• TransactionDefinition负责定义事务的属性，包括隔离级别、传播行为等。它提供了对事务进行详细配置的能力。
   
• PlatformTransactionManager根据TransactionDefinition的属性定义来开启相关的事务。在事务开始后到结束期间，TransactionStatus负责跟踪和管理事务的状态。通过TransactionStatus，我们可以对事务进行有限的控制。
   
• 常用的TransactionDefinition的实现包括DefaultTransactionDefinition和TransactionTemplate。这两个主要用于编程式事务场景。另外，还有DefaultTransactionAttribute和RuleBasedTransactionAttribute，它们主要用于基于Spring AOP的声明式事务管理场景。RuleBasedTransactionAttribute允许同时指定多个回滚规则。
   
• TransactionStatus的一个常见实现是DefaultTransactionStatus，它用于记录事务的状态信息。
• PlatformTransactionManager的实现可以分为面向局部事务和面向全局事务两个分支。常用的面向局部事务的实现包括DataSourceTransactionManager（用于JDBC和MyBatis）和HibernateTransactionManager。它们提供了针对特定持久化框架的事务管理功能。

事务管理

对于编程式事务管理：

1. 使用TransactionTemplate或直接使用底层的PlatformTransactionManager进行操作。
2. 需要在代码中显式地编写事务管理的逻辑。
3. 需要手动处理事务的开始、提交和回滚。
4. 事务的管理逻辑与业务逻辑紧密耦合，导致代码的可读性和可维护性降低。
5. 可以在更细粒度的代码块级别实现事务管理。

对于声明式事务管理：

1. 建立在AOP（面向切面编程）之上，通过拦截目标方法前后的执行来实现事务管理。
2. 通过配置文件或基于@Transactional注解的方式声明事务规则。
3. 不需要在业务逻辑代码中编写事务管理的代码，保持业务代码的纯粹性。
4. 事务的管理逻辑与业务逻辑解耦，提高了代码的可读性和可维护性。
5. 最细粒度只能作用于方法级别，无法直接作用于代码块级别，但可以通过方法的粒度来实现类似的效果。

实例

假设我们有一个银行账户系统，其中涉及两个账户之间的转账操作，需要保证转账操作的原子性，即要么两个账户的金额同时发生变化，要么都不发生变化。

首先，我们需要使用数据库事务来确保转账操作的一致性。假设我们使用Spring框架来管理事务，代码如下所示：

@Transactional
public void transferAmount(String fromAccount, String toAccount, double amount) {
    try {
        // 1. 查询转出账户的余额
        double fromBalance = accountDao.getBalance(fromAccount);

        // 2. 查询转入账户的余额
        double toBalance = accountDao.getBalance(toAccount);

        // 3. 判断转出账户余额是否足够
        if (fromBalance < amount) {
            throw new InsufficientBalanceException("Insufficient balance in the source account.");
        }

        // 4. 扣除转出账户的金额
        accountDao.updateBalance(fromAccount, fromBalance - amount);

        // 5. 增加转入账户的金额
        accountDao.updateBalance(toAccount, toBalance + amount);

        // 6. 提交事务
    } catch (Exception e) {
        // 7. 出现异常，回滚事务
        throw new TransferException("Error occurred during the transfer.", e);
    }
}

我们使用@Transactional注解表示该方法需要在事务中执行。在方法内部，我们按照以下步骤进行转账操作：

1. 查询转出账户的余额。
2. 查询转入账户的余额。
3. 判断转出账户余额是否足够，如果不足够，则抛出异常。
4. 扣除转出账户的金额。
5. 增加转入账户的金额。

在第6步之前，如果发生了异常，会跳转到第7步，即异常处理的代码块。在异常处理块中，我们抛出一个自定义的TransferException，并使用throw语句将异常继续抛出。这会触发Spring事务管理器的回滚机制，导致之前的数据库操作被撤销，从而恢复到事务开始之前的状态。

通过事务回滚机制，如果在转账过程中发生异常，例如转出账户余额不足，所有的数据库操作都会被回滚，确保数据的一致性。这样可以避免转账过程中数据发生不一致的情况。

TransactionInterceptor 事务拦截处理

通过 Pointcut 事务切点筛选出来的 Bean，会创建一个代理对象，Bean 内部肯定定义了 @Transactional 注解，如果是类上定义的 @Transactional 注解，每个方法都需要进行事务处理。代理对象的事务拦截处理在 TransactionInterceptor 拦截器中，实现了 MethodInterceptor 方法拦截器，也就是实现了 Object invoke(MethodInvocation invocation) 这个方法，一起来看看 TransactionInterceptor 这个类

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