Spring事务原理
一、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。
二、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 | 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默认的事物的传播。 |
| 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。 |
| PROPERGATION_SUPPORTS | 支持当前事务，如果没有当前事务，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。 |
| PROPERGATION_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。 |
| PROPERGATION_NEVER | 以非事务方式执行，如果当前存在事务，则抛出异常。 |
| PROPERGATION_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。 |
三、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，允许不可重复的读和幻读 |
| Repeatable-Read | 2 | 避免脏读，不可重复读，允许幻读 |
| Serrializable | 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
四、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。 |
五、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。
它与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。
六、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。
七、需要注意的问题
以下几个问题值得注意：
1) 当业务方法被设置为PROPAGATION_MANDATORY时，它就不能被非事务的业务方法调用。如将ForumService#addTopic()设置为PROPAGATION_MANDATORY，如果展现层的Action直接调用addTopic()方法，将引发一个异常。正确的情况是：addTopic()方法必须被另一个带事务的业务方法调用（如ForumService#otherMethod()）。所以PROPAGATION_MANDATORY的方法一般都是被其它业务方法间接调用的。
2) 当业务方法被设置为PROPAGATION_NEVER时，它将不能被拥有事务的其它业务方法调用。假设UserService#addCredits()设置为PROPAGATION_NEVER，当ForumService# addTopic()拥有一个事务时，addCredits()方法将抛出异常。所以PROPAGATION_NEVER方法一般是被直接调用的。
3)当方法被设置为PROPAGATION_NOT_SUPPORTED时，外层业务方法的事务会被挂起，当内部方法运行完成后，外层方法的事务重新运行。如果外层方法没有事务，直接运行，不需要做任何其它的事。
4)嵌套事务和新事务
PROPAGATION_REQUIRES_NEW 和 PROPAGATION_NESTED也是容易混淆的两个传播行为。PROPAGATION_REQUIRES_NEW 启动一个新的、和外层事务无关的“内部”事务。该事务拥有自己的独立隔离级别和锁，不依赖于外部事务，独立地提交和回滚。当内部事务开始执行时，外部事务将被挂起，内务事务结束时，外部事务才继续执行。
PROPAGATION_NESTED 开始一个 "嵌套的" 事务, 它是已经存在事务的一个真正的子事务. 潜套事务开始执行时, 它将取得一个 savepoint. 如果这个嵌套事务失败, 我们将回滚到此 savepoint. 潜套事务是外部事务的一部分, 只有外部事务结束后它才会被提交.
由此可见， PROPAGATION_REQUIRES_NEW 和PROPAGATION_NESTED 的最大区别在于：PROPAGATION_REQUIRES_NEW 将创建一个全新的事务，它和外层事务没有任何关系，而 PROPAGATION_NESTED 将创建一个依赖于外层事务的子事务，当外层事务提交或回滚时，子事务也会连带提交和回滚。