Spring事务、事务隔离级别、事务传播机制

一、为什么需要事务？(回顾)

博客链接：https://blog.csdn.net/yyhgo_/article/details/128050926

事务定义： 将⼀组操作封装成⼀个执⾏单元（封装到⼀起），要么全部成功，要么全部失败。

为什么要用事务？
⽐如转账分为两个操作：

第⼀步操作：A 账户 -100 元。
第⼆步操作：B 账户 +100 元。

如果没有事务，第⼀步执⾏成功了，第⼆步执⾏失败了，那么 A 账户平⽩⽆故的 100 元就“⼈间蒸发”了。⽽如果使⽤事务就可以解决这个问题，让这⼀组操作要么⼀起成功，要么⼀起失败。

二、Spring中事务的实现

Spring 中的事务操作分为两类：

1. 编程式事务（手动写代码操作事务）。
2. 声明式事务（利用注解自动开启和提交事务）。

在开始讲解它们之前，咱们先来回顾事务在 MySQL 中是如何使⽤的？

2.1 MySQL中的事务使用 (回顾)

事务在 MySQL 有 3 个重要的操作：开启事务、提交事务、回滚事务，它们对应的操作命令如下：

-- 开启事务
start transaction;
-- 业务执⾏

-- 提交事务
commit;

-- 回滚事务
rollback;

2.2 Spring编程式事务

Spring ⼿动操作事务和上⾯ MySQL 操作事务类似，它也是有 3 个重要操作步骤：

• 开启事务（获取事务）。
• 提交事务。
• 回滚事务。

SpringBoot 内置了两个对象，DataSourceTransactionManager ⽤来获取事务（开启事务）、提交或回滚事务的，⽽ TransactionDefinition 是事务的属性，在获取事务的时候需要将 TransactionDefinition 传递进去从⽽获得⼀个事务 TransactionStatus，实现代码如下：

@RestController
public class UserController {
    @Resource
    private UserService userService;
    // JDBC 事务管理器
    @Resource
    private DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager;
    // 定义事务属性
    @Resource
    private TransactionDefinition transactionDefinition;
    @RequestMapping("/sava")
    public Object save(User user) {
        // 开启事务
        TransactionStatus transactionStatus = dataSourceTransactionManager
                .getTransaction(transactionDefinition);
        // 插⼊数据库
        int result = userService.save(user);
        // 提交事务
        dataSourceTransactionManager.commit(transactionStatus);
// // 回滚事务
// dataSourceTransactionManager.rollback(transactionStatus);
        return result;
    }
}

从上述代码可以看出，以上代码虽然可以实现事务，但操作也很繁琐，有没有更简单的实现⽅法呢？请看下⾯声明式事务。

2.3 Spring 声明式事务

2.3.1 @Transactional 使用

声明式事务的实现很简单，只需要在需要的方法上添加 @Transactional 注解就可以实现了，无需手动开启事务和提交事务，进入方法时自动开启事务，方法执行完会自动提交事务，如果中途发生了没有处理的异常会自动回滚事务， 具体实现代码如下：

    @RequestMapping("/save")
    @Transactional
    public Object save(User user) {
        int result = userService.save(user);
        return result;
    }

接下⾥使⽤以下代码，分别设置 @Transactional 注解和不设置 @Transactional，观察它们的执⾏区别：

2.3.2 @Transactional 作用范围

@Transactional 可以⽤来修饰⽅法或类：

• 修饰⽅法时：需要注意只能应用到 public 方法上，否则不生效。 推荐此种⽤法。
• 修饰类时：表明该注解对该类中所有的 public ⽅法都⽣效。

2.3.3 @Transactional 参数说明

参数	作用
value	当配置了多个事务管理器时，可以使用该属性指定选择哪个事务管理器.
transactionManager	当配置了多个事务管理器时，可以使用该属性指定选择哪个事务管理器.
propagation	事务的传播行为,默认值为Propagation.REQUIRED
isolation	事务的隔离级别,默认值为lsolation.DEFAULT
timeout	事务的超时时间,默认值为-1.如果超过该时间限制但事务还没有完成,则自动回滚事务.
readOnly	指定事务是否为只读事务,默认值为false;为了忽略那些不需要事务的方法,比如读取数据,可以设置read-only为 true.
rollbackFor	用于指定能够触发事务回滚的异常类型,可以指定多个异常类型.
rollbackForClassName	用于指定能够触发事务回滚的异常类型,可以指定多个异常类型.
noRollbackFor	抛出指定的异常类型,不回滚事务,也可以指定多个异常类型.
noRollbackForClassName	抛出指定的异常类型,不回滚事务,也可以指定多个异常类型.

2.3.4 注意事项

@Transactional 在异常被捕获的情况下，不会进行事务自动回滚， 验证以下代码是否会发⽣事务回滚：

    @RestController
    public class UserController {
        @Resource
        private UserService userService;
        @RequestMapping("/save")
        @Transactional
        public Object save(User user) {
            // 插⼊数据库
            int result = userService.save(user);
            try {
                // 执⾏了异常代码(0不能做除数)
                int i = 10 / 0;
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
            return result;
        }
    }

事务不会自动回滚解决方案：

解决⽅案1：对于捕获的异常，事务是会⾃动回滚的，因此解决⽅案1就是可以将异常重新抛出，具体实现如下：

    @RequestMapping("/save")
    @Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
    public Object save(User user) {
        // 插⼊数据库
        int result = userService.save(user);
        try {
            // 执⾏了异常代码(0不能做除数)
            int i = 10 / 0;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
            // 将异常重新抛出去
            throw e;
        }
        return result;
    }

解决⽅案2：⼿动回滚事务，在⽅法中使⽤ TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus() 可以得到当前的事务，然后设置回滚⽅法 setRollbackOnly 就可以实现回滚了，具体实现代码如下：

    @RequestMapping("/save")
    @Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
    public Object save(User user) {
        // 插⼊数据库
        int result = userService.save(user);
        try {
            // 执⾏了异常代码(0不能做除数)
            int i = 10 / 0;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
            // ⼿动回滚事务
            TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
        }
        return result;
    }

2.3.4 @Transactional 工作原理

@Transactional 是基于 AOP 实现的，AOP ⼜是使⽤动态代理实现的。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，如果⽬标对象没有实现了接⼝,会使⽤ CGLIB 动态代理。
@Transactional 在开始执⾏业务之前，通过代理先开启事务，在执⾏成功之后再提交事务。如果中途遇到的异常，则回滚事务。

@Transactional 实现思路预览：

@Transactional 具体执⾏细节如下图所示：

三、事务隔离级别

3.1 事务特性回顾

事务有4 ⼤特性（ACID），原⼦性、持久性、⼀致性和隔离性，具体概念如下：

• 原⼦性：⼀个事务（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节。事务在执⾏过程中发⽣错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执⾏过⼀样。
• ⼀致性：在事务开始之前和事务结束以后，数据库的完整性没有被破坏。这表示写⼊的资料必须完全符合所有的预设规则，这包含资料的精确度、串联性以及后续数据库可以⾃发性地完成预定的⼯作。
• 持久性：事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。
• 隔离性：数据库允许多个并发事务同时对其数据进⾏读写和修改的能⼒，隔离性可以防⽌多个事务并发执⾏时由于交叉执⾏⽽导致数据的不⼀致。事务隔离分为不同级别，包括读未提交 (Read uncommitted)、读提交 (read committed)、可重复读 (repeatable read) 和串⾏化 (Serializable)。

上⾯ 4 个属性，可以简称为 ACID。
原⼦性（Atomicity，或称不可分割性）
⼀致性（Consistency）
隔离性（Isolation，⼜称独⽴性）
持久性（Durability）

⽽这 4 种特性中，只有隔离性（隔离级别）是可以设置的。

为什么要设置事务的隔离级别？
设置事务的隔离级别是⽤来保障多个并发事务执⾏更可控，更符合操作者预期的。

3.2 Spring 中设置事务隔离级别

Spring 中事务隔离级别可以通过 @Transactional 中的 isolation 属性进⾏设置，具体操作如下图所示：

3.2.1 MySQL 事务隔离级别有 4 种

1. READ UNCOMMITTED：读未提交，也叫未提交读，该隔离级别的事务可以看到其他事务中未提交的数据。该隔离级别因为可以读取到其他事务中未提交的数据，⽽未提交的数据可能会发⽣回滚，因此我们把该级别读取到的数据称之为脏数据，把这个问题称之为脏读。
2. READ COMMITTED：读已提交，也叫提交读，该隔离级别的事务能读取到已经提交事务的数据，因此它不会有脏读问题。但由于在事务的执⾏中可以读取到其他事务提交的结果，所以在不同时间的相同 SQL 查询中，可能会得到不同的结果，这种现象叫做不可重复读。
3. REPEATABLE READ：可重复读，是 MySQL 的默认事务隔离级别，它能确保同⼀事务多次查询的结果⼀致。但也会有新的问题，⽐如此级别的事务正在执⾏时，另⼀个事务成功的插⼊了某条数据，但因为它每次查询的结果都是⼀样的，所以会导致查询不到这条数据，⾃⼰重复插⼊时⼜失败（因为唯⼀约束的原因）。明明在事务中查询不到这条信息，但⾃⼰就是插⼊不进去，这就叫幻读（Phantom Read）。
4. SERIALIZABLE：序列化，事务最⾼隔离级别，它会强制事务排序，使之不会发⽣冲突，从⽽解决了脏读、不可重复读和幻读问题，但因为执⾏效率低，所以真正使⽤的场景并不多。

• 脏读：⼀个事务读取到了另⼀个事务修改的数据之后，后⼀个事务⼜进⾏了回滚操作，从⽽导致第⼀个事务读取的数据是错误的。
• 不可重复读：⼀个事务两次查询得到的结果不同，因为在两次查询中间，有另⼀个事务把数据修改了。
• 幻读：⼀个事务两次查询中得到的结果集不同，因为在两次查询中另⼀个事务有新增了⼀部分数据。

在数据库中通过以下 SQL 查询全局事务隔离级别和当前连接的事务隔离级别：

select @@global.tx_isolation,@@tx_isolation;

以上 SQL 的执⾏结果如下：

即 MySQL 的隔离级别默认为 可重复读REPEATABLE READ (Oracle 默认为 读已提交READ COMMITTED)。

3.2.2 Spring 事务隔离级别有 5 种

⽽ Spring 中事务隔离级别包含以下 5 种：

1. Isolation.DEFAULT：以连接的数据库的事务隔离级别为主。
2. Isolation.READ_UNCOMMITTED：读未提交，可以读取到未提交的事务，存在脏读。
3. Isolation.READ_COMMITTED：读已提交，只能读取到已经提交的事务，解决了脏读，存在不可重复读。
4. Isolation.REPEATABLE_READ：可重复读，解决了不可重复读，但存在幻读 (MySQL默认级别)。
5. Isolation.SERIALIZABLE：串⾏化，可以解决所有并发问题，但性能太低。

从上述介绍可以看出，相⽐于 MySQL 的事务隔离级别，Spring 的事务隔离级别只是多了⼀个Isolation.DEFAULT（以数据库的全局事务隔离级别为主）。

Spring 中事务隔离级别只需要设置 @Transactional ⾥的 isolation 属性即可，具体实现代码如下：

    @RequestMapping("/save")
    @Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)
    public Object save(User user) {
        // 业务实现
    }

四、Spring事务传播机制

4.1 事务传播机制是什么？

Spring 事务传播机制定义了多个包含了事务的⽅法，相互调⽤时，事务是如何在这些⽅法间进⾏传递的。

4.2 为什么需要事务传播机制？

事务隔离级别是保证多个并发事务执⾏的可控性的（稳定性的），而事务传播机制是保证一个事务在多个调用方法间的可控性的（稳定性的）。

事务隔离级别解决的是多个事务同时调⽤⼀个数据库的问题，如下图所示：

而事务传播机制解决的是⼀个事务在多个节点（⽅法）中传递的问题，如下图所示：

4.3 事务传播机制有哪些？

Spring 事务传播机制包含以下 7 种：

1. Propagation.REQUIRED：默认的事务传播级别，它表示如果当前存在事务，则加⼊该事务；如果当前没有事务，则创建⼀个新的事务。
2. Propagation.SUPPORTS：如果当前存在事务，则加⼊该事务；如果当前没有事务，则以⾮事务的⽅式继续运⾏。
3. Propagation.MANDATORY：（mandatory：强制性）如果当前存在事务，则加⼊该事务；如果当前没有事务，则抛出异常。
4. Propagation.REQUIRES_NEW：表示创建⼀个新的事务，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。也就是说不管外部⽅法是否开启事务，Propagation.REQUIRES_NEW 修饰的内部⽅法会新开启⾃⼰的事务，且开启的事务相互独⽴，互不⼲扰。
5. Propagation.NOT_SUPPORTED：以⾮事务⽅式运⾏，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。
6. Propagation.NEVER：以⾮事务⽅式运⾏，如果当前存在事务，则抛出异常。
7. Propagation.NESTED：如果当前存在事务，则创建⼀个事务作为当前事务的嵌套事务来运⾏；如果当前没有事务，则该取值等价于 PROPAGATION_REQUIRED。

以上 7 种传播⾏为，可以根据是否⽀持当前事务分为以下 3 类：

以情侣关系为例来理解以上分类：

4.4 加入事务和嵌套事务有什么区别？

REQUIRED 和 NESTED 演示。

加入事务：
UserController：

    @RequestMapping("/add2")
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public int add2(String username, String password) {
        // 非空效验
        if (!StringUtils.hasLength(username) || !StringUtils.hasLength(password)) {
            return 0;
        }
        int result = userService.add(username, password, null);
        System.out.println("添加影响行数：" + result);

        int result2 = userService.save(username, password, null);
        System.out.println("添加影响行数：" + result2);

        return result;
    }

UserService：

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public int add(String username, String password, String photo) {
        return userMapper.add(username, password, photo);
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public int save(String username, String password, String photo) {
        try {
            int result = 10 / 0;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("ex:" + e.getMessage());
            TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
        }
        return userMapper.add(username, password, photo);
    }

最终数据库一行数据都没有添加。

---

嵌套事务：
修改 UserService：

    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
    public int add(String username, String password, String photo) {
        return userMapper.add(username, password, photo);
    }

    @Transactional(propagation = Propagation.NESTED)
    public int save(String username, String password, String photo) {
        try {
            int result = 10 / 0;
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("ex:" + e.getMessage());
            TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
        }
        return userMapper.add(username, password, photo);
    }

最终数据库只添加了一行数据 (嵌套事务不影响整个事务)。

嵌套事务之所以能够实现部分事务的回滚，是因为事务中有⼀个保存点（savepoint）的概念。嵌套事务进⼊之后相当于新建了⼀个保存点，⽽滚回时只回滚到当前保存点，因此之前的事务是不受影响的。这⼀点可以在 MySQL 的官⽅⽂档汇总找到相应的资料：https://dev.mysql.com/doc/refman/5.7/en/savepoint.html
而 REQUIRED 是加⼊到当前事务中，并没有创建事务的保存点，因此出现了回滚就是整个事务回滚，这就是加⼊事务和嵌套事务的区别。

• 整个事务如果全部执⾏成功，⼆者的结果是⼀样的。
• 如果事务执⾏到⼀半失败了，那么加⼊事务整个事务会全部回滚；⽽嵌套事务会局部回滚，不会影响上⼀个⽅法中执⾏的结果。