【分布式事务】可靠消息最终一致性方案

【回顾】

    在上篇博客中，我们了解了标准分布式事务解决方案，即全局事务。博客最后也总结到：由于其性能上的缺陷，对于高并发系统并不适用，所以一般采用柔性事务解决方案，本篇博客要介绍的就是柔性事务方案之一：可靠消息最终一致性方案。

【产生背景】

    使用两阶段或三阶段提交协议完成分布式事务，一般来说性能较差，因为事务管理器需要在多个数据源之间进行多次等待。

【简单实例】

    就拿互联网应用的用户注册功能来说，通常都有两个操作：

        - 注册成功，保存用户信息；

        - 注册成功，给用户对应的积分或成长值。

    如果是一个单体架构实现这个功能就非常简单，在一个本地事务里，往用户信息表中插入一条记录，并且往积分表中插入一条记录，提交事务就完成了。

    但如果是微服务架构，用户和积分通常是两个独立的服务，它们有各自的应用和数据库，那么本地事务就失效了。

【解决方案】

    对于上述实例的问题，我们便可以采用事件机制和消息队列实现分布式事务，以确保消息的最终一致性。

【应用实战】

    下面将结合代码，以用户签到获取对应积分的需求为例，看看如何具体实现。

    1. 在签到服务中，首先我们需要配置事件如下：

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.1.xsd"
       default-lazy-init="true">

    <description>Event配置文件description>
    
    <bean id="targetEventConnectionFactory" class="org.apache.activemq.ActiveMQConnectionFactory">
        <property name="brokerURL" value="${GAC_BROKER_URL}"/>
    bean>
    
    <bean id="eventConnectionFactory" class="org.springframework.jms.connection.SingleConnectionFactory">
        <property name="targetConnectionFactory" ref="targetEventConnectionFactory"/>
    bean>

    
    <bean id="eventQueueDestination" class="org.apache.activemq.command.ActiveMQQueue">
        <constructor-arg value="${GAC_MQ_QUEUE_NAME}"/>
    bean>

    
    <bean id="jmsEventTemplate" class="org.springframework.jms.core.JmsTemplate">
        <property name="connectionFactory" ref="eventConnectionFactory"/>
    bean>
    
    <bean id="eventMessageProducer" class="com.gac.common.activemq.NotifyMessageProducer">
        <property name="jmsTemplate" ref="jmsEventTemplate"/>
        <property name="notifyQueue" ref="eventQueueDestination"/>
    bean>
    
    <bean id="eventNotifierSend" class="com.gac.common.event.queue.BusinessEventQueueNotifier">
        <property name="messageProducer" ref="eventMessageProducer"/>
        <property name="queue" value="true"/>
    bean>
    
    <bean id="businessEventSource" class="com.gac.common.event.BusinessEventSource">
        <property name="notifier" ref="eventNotifierSend"/>
    bean>
    
beans>

    签到累积积分逻辑代码如下：

    /**
     * 签到积累积分
     *
     * @param customerId
     * @throws BusinessException
     */
    private void fireEventLoyalty(Long customerId) {
        try {
            LoyaltyBuildModel loyaltyBuildModel = new LoyaltyBuildModel();
            loyaltyBuildModel.setCustomerId(customerId);
            loyaltyBuildModel.setChannel("");
            loyaltyBuildModel.setEventId(LOYALTY_EVENT_SIGN);
            Map context = Maps.newHashMap();
            loyaltyBuildModel.setContext(context);
            String data = JsonMapper.toJson(loyaltyBuildModel);
            LOG.debug("fireEventLoyalty with data:{}", data);
            businessEventSource.fireEvent(new LoyaltyBuildEvent(com.gac.loyalty.constant.EventConstant.LOYALTY_GET, this.getClass().getName(), data));
        } catch (Exception e) {
            LOG.error("fireEventLoyalty error:{}", e.getMessage());
        }
    }

    2. 在积分服务中，同样先配置事件如下：

<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
       xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
       xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-3.1.xsd"
       default-lazy-init="true">

    <description>Event配置文件description>
    <bean id="targetEventConnectionFactory" class="org.apache.activemq.ActiveMQConnectionFactory">
        <property name="brokerURL" value="${GAC_BROKER_URL}"/>
    bean>
    <bean id="eventConnectionFactory" class="org.springframework.jms.connection.SingleConnectionFactory">
        <property name="targetConnectionFactory" ref="targetEventConnectionFactory"/>
    bean>

    
    <bean id="eventQueueDestination" class="org.apache.activemq.command.ActiveMQQueue">
        <constructor-arg value="${GAC_MQ_QUEUE_NAME}"/>
    bean>

    
    
    <bean id="loyaltyBuildEventListener" class="com.gac.loyalty.service.business.listener.LoyaltyBuildEventListener">
        <property name="focus" value="${GAC_MQ_MONITOR_QUEUE_NAME}"/>
    bean>

    <bean id="eventNotifier" class="com.gac.common.event.local.BusinessEventLocalNotifierImpl">
        <constructor-arg>
            <list>
                <ref bean="loyaltyBuildEventListener"/>
            list>
        constructor-arg>
    bean>
    
    <bean id="eventSource" class="com.gac.common.event.BusinessEventSource">
        <property name="notifier" ref="eventNotifier"/>
    bean>
    
    <bean id="modelIndexMessageListener" class="com.gac.common.event.queue.BusinessModelEventMessageListener">
        <property name="eventSource" ref="eventSource"/>
    bean>
    
    <bean id="jmsSeriesContainer" class="org.springframework.jms.listener.DefaultMessageListenerContainer">
        <property name="connectionFactory" ref="eventConnectionFactory"/>
        <property name="destination" ref="eventQueueDestination"/>
        <property name="messageListener" ref="modelIndexMessageListener"/>
    bean>
    

    
    <bean id="jmsEventTemplate" class="org.springframework.jms.core.JmsTemplate">
        <property name="connectionFactory" ref="eventConnectionFactory"/>
    bean>
    
    <bean id="eventMessageProducer" class="com.gac.common.activemq.NotifyMessageProducer">
        <property name="jmsTemplate" ref="jmsEventTemplate"/>
        <property name="notifyQueue" ref="eventQueueDestination"/>
    bean>
    
    <bean id="eventNotifierSend" class="com.gac.common.event.queue.BusinessEventQueueNotifier">
        <property name="messageProducer" ref="eventMessageProducer"/>
        <property name="queue" value="true"/>
    bean>
    
    <bean id="businessEventSource" class="com.gac.common.event.BusinessEventSource">
        <property name="notifier" ref="eventNotifierSend"/>
    bean>
    
beans>

    积分服务事件监听器代码如下：

    /**
     * 监听逻辑处理
     *
     * @param businessEvent
     * @throws BusinessEventException
     */
    @Override
    public void handle(BusinessEvent businessEvent) throws BusinessEventException {
        String data = businessEvent.getData();
        LOG.debug("LoyaltyBuildEventListener handle with:{}", data);

        if (StringUtils.isEmpty(data)) {
            LOG.error("LoyaltyBuildEventListener handled nothing, no data received.");
            return;
        }
        LoyaltyBuildModel loyaltyBuildModel = JSONObject.parseObject(data, new TypeReference() {
        });
        if (loyaltyBuildModel == null) {
            LOG.error("LoyaltyBuildEventListener handled nothing, no data received.");
            return;
        }

        try {
            loyaltyBusinessService.updateLoyalty(loyaltyBuildModel.getCustomerId(), loyaltyBuildModel.getChannel(),
                    loyaltyBuildModel.getEventId(), loyaltyBuildModel.getContext());
        } catch (BusinessException e) {
            LOG.error("LoyaltyBuildEventListener error:{}", e.getMessage());
        }
    }

【实现原理】

    以上代码是实现的主要代码，其中有些公共代码的封装，可参考博客：【java】事件与观察者模式。

    通过以上配置，可以看到采用了JMS的点对点的消息模型，其特性包含如下几点：

        - 保证了每个消息只有一个消费者；

        - 发送者和接收者之间在时间上没有依赖性；

        - 接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功。

    在此方案中，采用点对点模型最重要的是它可以保证每个消息都可以被成功处理。加上消息中间件ActiveMQ的性能提升，便可以很好地处理微服务架构中分布式事务。

【比较】

    和2PC同步事务相比，这种异步方式优势在于：

        - 事务吞吐量大，因为不需要等待其他数据源响应。

        - 容错性好。签到服务在发送事件的时候，积分服务甚至可以不在运行。

【总结】

    本篇博客使用事件和消息队列只是实现可靠消息最终一致性的方式之一，实际上，也有其它的可行性方案，如开发本地消息服务、独立消息服务等。

    不论采用什么方式，都是为了保证消息的最终一致，也就是侧重于CAP理论中的一致性。在实际的项目中，需要保证数据不能丢，操作一定要成功，类似这样的需求，一般都会采取可靠消息最终一致性方案去处理分布式事务。