深入理解 Spring 事务原理
Spring事务的基本原理
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：
- 获取连接 Connection con = DriverManager.getConnection()
- 开启事务con.setAutoCommit(true/false);
- 执行CRUD
- 提交事务/回滚事务 con.commit() / con.rollback();
- 关闭连接 conn.close();
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Spirng 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。下面简单地介绍下，注解方式为例子
- 配置文件开启注解驱动，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。
Spring的事务机制
所有的数据访问技术都有事务处理机制，这些技术提供了API用来开启事务、提交事务来完成数据操作，或者在发生错误的时候回滚数据。
而Spring的事务机制是用统一的机制来处理不同数据访问技术的事务处理。Spring的事务机制提供了一个PlatformTransactionManager接口，不同的数据访问技术的事务使用不同的接口实现，如表所示。
数据访问技术及实现
| 数据访问技术 | 实现 |
|---|---|
| JDBC | DataSourceTransactionManager |
| JPA | JapTransactionManager |
| Hibernate | HibernateTransactionManager |
| JDO | JdoTransactionManager |
| 分布式事务 | JtaTransactionManager |
在程序中定义事务管理器的代码如下：
@Bean
public PlatformTransactionManager transactionManager() {
JpaTransactionManager transactionManager = new JpaTransactionManager();
transactionManager.setDataSource(dataSource());
return transactionManager;
}
声名式事务
Spring支持声名式事务，即使用注解来选择需要使用事务的方法，它使用@Transactional注解在方法上表明该方法需要事务支持。这是一个基于AOP的实现操作。
@Transactional
public void saveSomething(Long id, String name) {
//数据库操作
}
在此处需要特别注意的是，此@Transactional注解来自org.springframework.transaction.annotation包，而不是javax.transaction。
AOP 代理的两种实现：
- jdk是代理接口，私有方法必然不会存在在接口里，所以就不会被拦截到；
- cglib是子类，private的方法照样不会出现在子类里，也不能被拦截。
Java 动态代理。
具体有如下四步骤：
- 通过实现 InvocationHandler 接口创建自己的调用处理器；
- 通过为 Proxy 类指定 ClassLoader 对象和一组 interface 来创建动态代理类；
- 通过反射机制获得动态代理类的构造函数，其唯一参数类型是调用处理器接口类型；
- 通过构造函数创建动态代理类实例，构造时调用处理器对象作为参数被传入。
GCLIB代理
cglib（Code Generation Library）是一个强大的,高性能,高质量的Code生成类库。它可以在运行期扩展Java类与实现Java接口。
- cglib封装了asm，可以在运行期动态生成新的class（子类）。
- cglib用于AOP，jdk中的proxy必须基于接口，cglib却没有这个限制。
原理区别：
java动态代理是利用反射机制生成一个实现代理接口的匿名类，在调用具体方法前调用InvokeHandler来处理。而cglib动态代理是利用asm开源包，对代理对象类的class文件加载进来，通过修改其字节码生成子类来处理。
- 如果目标对象实现了接口，默认情况下会采用JDK的动态代理实现AOP
- 如果目标对象实现了接口，可以强制使用CGLIB实现AOP
- 如果目标对象没有实现了接口，必须采用CGLIB库，spring会自动在JDK动态代理和CGLIB之间转换
如果是类内部方法直接不是走代理，这个时候可以通过维护一个自身实例的代理。
@Service
public class PersonServiceImpl implements PersonService {
@Autowired
PersonRepository personRepository;
// 注入自身代理对象，在本类内部方法调用事务的传递性才会生效
@Autowired
PersonService selfProxyPersonService;
/**
* 测试事务的传递性
*
* @param person
* @return
*/
@Transactional
public Person save(Person person) {
Person p = personRepository.save(person);
try {
// 新开事务 独立回滚
selfProxyPersonService.delete();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
try {
// 使用当前事务 全部回滚
selfProxyPersonService.save2(person);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
personRepository.save(person);
return p;
}
@Transactional
public void save2(Person person) {
personRepository.save(person);
throw new RuntimeException();
}
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void delete() {
personRepository.delete(1L);
throw new RuntimeException();
}
}
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：
| 常量名称 | 常量解释 |
|---|---|
| PROPAGATION_REQUIRED | 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。 |
| PROPAGATION_REQUIRES_NEW | 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 |
| PROPAGATION_SUPPORTS | 支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务方式执行。 |
| PROPAGATION_MANDATORY | 支持当前事务，如果当前没有事务，就抛出异常。 |
| PROPAGATION_NOT_SUPPORTED | 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。 |
| PROPAGATION_NEVER | 以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。 |
| PROPAGATION_NESTED | 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。 |
数据库隔离级别
| 隔离级别 | 隔离级别的值 | 导致的问题 |
|---|---|---|
| Read-Uncommitted | 0 | 导致脏读 |
| Read-Committed | 1 | 避免脏读，允许不可重复读和幻读 |
| Repeatable-Read | 2 | 避免脏读，不可重复读，允许幻读 |
| Serializable | 3 | 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 |
脏读：一事务对数据进行了增删改，但未提交，另一事务可以读取到未提交的数据。如果第一个事务这时候回滚了，那么第二个事务就读到了脏数据。
不可重复读：一个事务中发生了两次读操作，第一次读操作和第二次操作之间，另外一个事务对数据进行了修改，这时候两次读取的数据是不一致的。
幻读：第一个事务对一定范围的数据进行批量修改，第二个事务在这个范围增加一条数据，这时候第一个事务就会丢失对新增数据的修改。
总结：
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
Spring中的隔离级别
| 常量 | 解释 |
|---|---|
| ISOLATION_DEFAULT | 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。 |
| ISOLATION_READ_UNCOMMITTED | 这是事务最低的隔离级别，它充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。 |
| ISOLATION_READ_COMMITTED | 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。 |
| ISOLATION_REPEATABLE_READ | 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。 |
| ISOLATION_SERIALIZABLE | 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。 |
事务的嵌套
通过上面的理论知识的铺垫，我们大致知道了数据库事务和spring事务的一些属性和特点，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 Method A() 调用 内层Service B 的 Method B()
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。
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)。
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。
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:
a、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。
b、 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。
总结
对于项目中需要使用到事务的地方，我建议开发者还是使用spring的TransactionCallback接口来实现事务，不要盲目使用spring事务注解，如果一定要使用注解，那么一定要对spring事务的传播机制和隔离级别有个详细的了解，否则很可能发生意想不到的效果。
Spring Boot 对事务的支持
通过org.springframework.boot.autoconfigure.transaction.TransactionAutoConfiguration类。我们可以看出Spring Boot自动开启了对注解事务的支持
Spring
只读事务（@Transactional(readOnly = true)）的一些概念
- 概念：
从这一点设置的时间点开始（时间点a）到这个事务结束的过程中，其他事务所提交的数据，该事务将看不见！（查询中不会出现别人在时间点a之后提交的数据）。
@Transcational(readOnly=true) 这个注解一般会写在业务类上，或者其方法上，用来对其添加事务控制。当括号中添加readOnly=true, 则会告诉底层数据源，这个是一个只读事务，对于JDBC而言，只读事务会有一定的速度优化。而这样写的话，事务控制的其他配置则采用默认值，事务的隔离级别(isolation) 为DEFAULT,也就是跟随底层数据源的隔离级别，事务的传播行为(propagation)则是REQUIRED，所以还是会有事务存在，一代在代码中抛出RuntimeException，依然会导致事务回滚。
- 应用场合：
- 如果你一次执行单条查询语句，则没有必要启用事务支持，数据库默认支持SQL执行期间的读一致性；
- 如果你一次执行多条查询语句，例如统计查询，报表查询，在这种场景下，多条查询SQL必须保证整体的读一致性，否则，在前条SQL查询之后，后条SQL查询之前，数据被其他用户改变，则该次整体的统计查询将会出现读数据不一致的状态，此时，应该启用事务支持。
【注意是一次执行多次查询来统计某些信息，这时为了保证数据整体的一致性，要用只读事务】
参考:
http://www.codeceo.com/article/spring-transactions.html
http://www.cnblogs.com/fenglie/articles/4097759.html
https://www.zhihu.com/question/39074428/answer/88581202
http://blog.csdn.net/andyzhaojianhui/article/details/51984157