Spring事務用法示例與實現原理

關於事務，簡單來說，就是為了保證數據完整性而存在的一種工具，其主要有四大特性：原子性，一致性，隔離性和持久性。對於Spring事務，其最終還是在資料庫層面實現的，而Spring只是以一種比較優雅的方式對其進行封裝支持。本文首先會通過一個簡單的示例來講解Spring事務是如何使用的，然後會講解Spring是如何解析xml中的標籤，並對事務進行支持的。

1. 使用示例

關於事務最簡單的示例，就是其一致性，比如在整個事務執行過程中，如果任何一個位置報錯了，那麼都會導致事務回滾，回滾之後數據的狀態將和事務執行之前完全一致。這裡我們以用戶數據為例，在插入用戶數據的時候，如果程序報錯了，那麼插入的動作就會回滾。如下是用戶的實體：

public class User { private long id; private String name; private int age;
// getter, setter...}

如下是模擬插入用戶數據的業務代碼：

public interface UserService { void insert(User user);
}@Service@Transactionalpublic class UserServiceImpl implements UserService { @Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate; @Override
public void insert(User user) {
jdbcTemplate.update("insert into user (name, age) value (?, ?)",
user.getName(), user.getAge());
}
}

在進行事務支持時，Spring只需要使用者在需要事務支持的bean上使用@Transactional註解即可，如果需要修改事務的隔離級別和傳播特性的屬性，則使用該註解中的屬性進行指定。這裡默認的隔離級別與各個資料庫一致，比如MySQL是Repeatable Read，而傳播特性默認則為Propagation.REQUIRED，即只需要當前操作具有事務即可。如下是xml文件的配置：

<bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">
<property name="url" value="jdbc:mysql://localhost/test?useUnicode=true"/>
<property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
<property name="username" value="****"/>
<property name="password" value="******"/></bean><bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate">
<property name="dataSource" ref="dataSource"/></bean><bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">

<property name="dataSource" ref="dataSource"/></bean><context:component-scan base-package="com.transaction"/><tx:annotation-driven/>

上述資料庫配置用戶按照各自的設置進行配置即可。可以看到，這裡對於資料庫的配置，主要包括四個方面：

• DataSource配置：設置當前應用所需要連接的資料庫，包括鏈接，用戶名，密碼等；
• JdbcTemplate聲明：封裝了客戶端調用資料庫的方式，用戶可以使用其他的方式，比如JpaRepository，Mybatis等等；
• TransactionManager配置：指定了事務的管理方式，這裡使用的是DataSourceTransactionManager，對於不同的鏈接方式，也可以進行不同的配置，比如對於JpaRepository使用JpaTransactionManager，對於Hibernate，使用HibernateTransactionManager；
• tx:annotation-driven：主要用於事務驅動，其會通過AOP的方式聲明一個為事務支持的Advisor，通過該Advisor和事務的相關配置進行事務相關操作。

按照上述配置，我們的事務功能即配置完成，如下是我們的驅動類程序：

public class TransactionApp { @Test
public void testTransaction() {
ApplicationContext ac = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
UserService userService = ac.getBean(UserService.class);
User user = getUser();
userService.insert(user);
} private User getUser() {
User user = new User();
user.setName("Mary");
user.setAge(27); return user;
}
}

運行上述程序之後，可以看到資料庫中成功新增了一條數據。這裡如果我們將業務代碼的插入語句之後手動拋出一個異常，那麼，理論上插入語句是會回滾的。如下是修改後的service代碼：

@Service@Transactionalpublic class UserServiceImpl implements UserService { @Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate; @Override
public void insert(User user) {
jdbcTemplate.update("insert into user (name, age) value (?, ?)",
user.getName(), user.getAge()); throw new RuntimeException();
}
}

這裡我們手動拋出了一個RuntimeException，再次運行上述程序之後我們發現資料庫中是沒有新增的數據的，這說明我們的事務在程序出錯後是能夠保證數據一致性的。

2. 標籤解析

關於事務的實現原理，我們首先講解Spring是如何解析標籤，並且封裝相關bean的，後面我們會深入講解Spring是如何封裝資料庫事務的。

根據上面的示例，我們發現，其主要有三個部分：DataSource，TransactionManager和tx:annotation-driven標籤。這裡前面兩個部分主要是聲明了兩個bean，分別用於資料庫連接的管理和事務的管理，而tx:annotation-driven才是Spring事務的驅動。根據本人前面對Spring自定義標籤的講解（Spring自定義標籤解析與實現），可以知道，這裡tx:annotation-driven是一個自定義標籤，我們根據其命名空間（www.springframework.org/schema/tx）在全局範圍內搜索，可以找到其處理器指定文件spring.handlers，該文件內容如下：

http://www.springframework.org/schema/tx=org.springframework.transaction.config.TxNamespaceHandler

這裡也就是說tx:annotation-driven標籤的解析在TxNamespaceHandler中，我們繼續打開該文件可以看到起init()方法如下：

@Overridepublic void init() {
registerBeanDefinitionParser("advice", new TxAdviceBeanDefinitionParser());
registerBeanDefinitionParser("annotation-driven",
new AnnotationDrivenBeanDefinitionParser());
registerBeanDefinitionParser("jta-transaction-manager",
new JtaTransactionManagerBeanDefinitionParser());
}

可以看到，這裡的annotation-driven是在AnnotationDrivenBeanDefinitionParser中進行處理的，其parse()方法就是解析標籤，並且註冊相關bean的方法，如下是該方法的實現：

public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) { // 註冊事務相關的監聽器，如果某個方法標註了TransactionalEventListener註解，
// 那麼該方法就是一個事務事件觸發方法，即發生某種事務事件後，將會根據該註解的設置，回調指定
// 類型的方法。常見的事務事件有：事務執行前和事務完成(包括報錯後的完成)後的事件。
registerTransactionalEventListenerFactory(parserContext);
String mode = element.getAttribute("mode"); // 獲取當前事務驅動程序的模式，如果使用了aspectj模式，則會註冊一個AnnotationTransactionAspect
// 類型的bean，用戶可以以aspectj的方式使用該bean對事務進行更多的配置
if ("aspectj".equals(mode)) {
registerTransactionAspect(element, parserContext);
} else { // 一般使用的是當前這種方式，這種方式將會在Spring中註冊三個bean，分別是
// AnnotationTransactionAttributeSource，TransactionInterceptor
// 和BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor，並通過Aop的方式實現事務
AopAutoProxyConfigurer.configureAutoProxyCreator(element, parserContext);
} return null;
}

可以看到，對於事務的驅動，這裡主要做了兩件事：①註冊事務相關的事件觸發器，這些觸發器由用戶自行提供，在事務進行提交或事務完成時會觸發相應的方法；②判斷當前事務驅動的模式，有默認模式和aspectj模式，對於aspectj模式，Spring會註冊一個AnnotationTransactionAspect類型的bean，用於用戶使用更親近於aspectj的方式進行事務處理；對於默認模式，這裡主要是聲明了三個bean，最終通過Aop的方式進行事務切入。下面我們看一下Spring是如何註冊這三個bean的，如下是AopAutoProxyConfigurer.configureAutoProxyCreator的源碼：

public static void configureAutoProxyCreator(Element element,
ParserContext parserContext) { // 這個方法主要是在當前BeanFactory中註冊InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator這個
// bean，這個bean繼承了AbstractAdvisorAutoProxyCreator，也就是其實現原理與我們前面
// 講解的Spring Aop的實現原理幾乎一致
AopNamespaceUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element); // 這裡的txAdvisorBeanName就是我們最終要註冊的bean，其類型就是下面註冊的
// BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor，可以看到，其本質是一個
// Advisor類型的對象，因而Spring Aop會將其作為一個切面織入到指定的bean中
String txAdvisorBeanName = TransactionManagementConfigUtils
.TRANSACTION_ADVISOR_BEAN_NAME; // 如果當前BeanFactory中已經存在了目標bean，則不進行註冊
if (!parserContext.getRegistry().containsBeanDefinition(txAdvisorBeanName)) {
Object eleSource = parserContext.extractSource(element); // 註冊AnnotationTransactionAttributeSource，這個bean的主要作用是封裝
// @Transactional註解中聲明的各個屬性
RootBeanDefinition sourceDef = new RootBeanDefinition( "org.springframework.transaction.annotation.AnnotationTransactionAttributeSource");
sourceDef.setSource(eleSource);
sourceDef.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
String sourceName = parserContext.getReaderContext()
.registerWithGeneratedName(sourceDef); // 註冊TransactionInterceptor類型的bean，並且將上面的封裝屬性的bean設置為其一個屬性。
// 這個bean本質上是一個Advice(可查看其繼承結構)，Spring Aop使用Advisor封裝實現切面
// 邏輯織入所需的所有屬性，但真正的切面邏輯卻是保存在其Advice屬性中的，也就是說這裡的
// TransactionInterceptor才是真正封裝了事務切面邏輯的bean
RootBeanDefinition interceptorDef =
new RootBeanDefinition(TransactionInterceptor.class);
interceptorDef.setSource(eleSource);
interceptorDef.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
registerTransactionManager(element, interceptorDef);
interceptorDef.getPropertyValues().add("transactionAttributeSource",
new RuntimeBeanReference(sourceName));
String interceptorName = parserContext.getReaderContext()
.registerWithGeneratedName(interceptorDef); // 註冊BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor類型的bean，這個bean實現了
// Advisor介面，實際上就是封裝了當前需要織入的切面的所有所需的屬性
RootBeanDefinition advisorDef =
new RootBeanDefinition(BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor.class);
advisorDef.setSource(eleSource);
advisorDef.setRole(BeanDefinition.ROLE_INFRASTRUCTURE);
advisorDef.getPropertyValues().add("transactionAttributeSource",
new RuntimeBeanReference(sourceName));
advisorDef.getPropertyValues().add("adviceBeanName", interceptorName); if (element.hasAttribute("order")) {
advisorDef.getPropertyValues().add("order", element.getAttribute("order"));
}
parserContext.getRegistry().registerBeanDefinition(txAdvisorBeanName, advisorDef); // 將需要註冊的bean封裝到CompositeComponentDefinition中，並且進行註冊

CompositeComponentDefinition compositeDef =
new CompositeComponentDefinition(element.getTagName(), eleSource);
compositeDef.addNestedComponent( new BeanComponentDefinition(sourceDef, sourceName));
compositeDef.addNestedComponent( new BeanComponentDefinition(interceptorDef, interceptorName));
compositeDef.addNestedComponent( new BeanComponentDefinition(advisorDef, txAdvisorBeanName));
parserContext.registerComponent(compositeDef);
}
}

如此，Spring事務相關的標籤即解析完成，這裡主要是聲明了一個BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor類型的bean到BeanFactory中，其實際為Advisor類型，這也是Spring事務能夠通過Aop實現事務的根本原因。

3. 實現原理

關於Spring事務的實現原理，這裡需要抓住的就是，其是使用Aop實現的，我們知道，Aop在進行解析的時候，最終會生成一個Adivsor對象，這個Advisor對象中封裝了切面織入所需要的所有信息，其中就包括最重要的兩個部分就是Pointcut和Adivce屬性。這裡Pointcut用於判斷目標bean是否需要織入當前切面邏輯；Advice則封裝了需要織入的切面邏輯。如下是這三個部分的簡要關係圖：

同樣的，對於Spring事務，其既然是使用Spring Aop實現的，那麼也同樣會有這三個成員。我們這裡我們只看到了註冊的Advisor和Advice（即BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor和TransactionInterceptor），那麼Pointcut在哪裡呢？這裡我們查看BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor的源碼可以發現，其內部聲明了一個TransactionAttributeSourcePointcut類型的屬性，並且直接在內部進行了實現，這就是我們需要找的Pointcut。這裡這三個對象對應的關係如下：

這樣，用於實現Spring事務的Advisor，Pointcut以及Advice都已經找到了。關於這三個類的具體作用，我們這裡進行整體的上的講解，後面我們將會深入其內部講解其是如何進行bean的過濾以及事務邏輯的織入的。

• BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor：封裝了實現事務所需的所有屬性，包括Pointcut，Advice，TransactionManager以及一些其他的在Transactional註解中聲明的屬性；
• TransactionAttributeSourcePointcut：用於判斷哪些bean需要織入當前的事務邏輯。這裡可想而知，其判斷的基本邏輯就是判斷其方法或類聲明上有沒有使用@Transactional註解，如果使用了就是需要織入事務邏輯的bean;
• TransactionInterceptor：這個bean本質上是一個Advice，其封裝了當前需要織入目標bean的切面邏輯，也就是Spring事務是如果藉助於資料庫事務來實現對目標方法的環繞的。

4. 小結

本文首先通過一個簡單的例子講解了Spring事務是如何使用的，然後講解了Spring事務進行標籤解析的時候做了哪些工作，最後講解了Spring事務是如何與Spring Aop進行一一對應的，並且是如何通過Spring Aop實現將事務邏輯織入目標bean的。

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