【Spring连载】使用Spring访问 Apache Kafka（十一）----事务
【Spring连载】使用Spring访问 Apache Kafka（十一）----事务Transactions
- 一、概览
- 二、使用KafkaTransactionManager
- 三、事务同步Transaction Synchronization
- 四、使用消费者发起的事务Consumer-Initiated Transactions
- 五、KafkaTemplate本地事务
- 六、transactionIdPrefix
- 七、KafkaTemplate事务和非事务发布Transactional and non-Transactional Publishing
- 八、批处理监听器的事务Transactions with Batch Listeners
- 九、精确一次语义Exactly Once Semantics
本文描述Spring for Apache Kafka如何支持事务。
一、概览
Spring for Apache Kafka通过以下方式对事务添加了支持：
- KafkaTransactionManager：用于正常的Spring事务支持（@Transactional、TransactionTemplate等）。
- 事务性KafkaMessageListenerContainer
- 使用KafkaTemplate的本地事务
- 与其他事务管理器的事务同步
可以通过向DefaultKafkaProducerFactory提供transactionIdPrefix来启用事务。在这种情况下，工厂维护事务producers的缓存，而不是管理单个共享的Producer。当用户对producer调用close()时，它会被返回到缓存中等待重用，而不是实际关闭。每个生产者的transactional.id属性是transactionIdPrefix + n，其中n以0开头，并为每个新生产者递增。对于运行多个实例的应用程序，每个实例的transactionIdPrefix必须是唯一的。
另请参阅精确一次语义。
另请参阅transactionIdPrefix。
使用Spring Boot，只需设置spring.kafka.producer.transaction-id-prefix属性。Boot将自动配置KafkaTransactionManager bean并将其注入到监听器容器中。
你现在可以在生产者工厂上配置maxAge属性。这对于以下场景很有用：在使用事务生产者时，生产者可能因broker的transactional.id.expiration.ms而闲置。对于当前的kafka-clients，这可能会导致ProducerFencedException而不进行再平衡（rebalance）。通过将maxAge设置为小于transactional.id.expiration.ms，如果生产者超过了其max age，工厂将刷新生产者。
二、使用KafkaTransactionManager
KafkaTransactionManager是Spring框架的PlatformTransactionManager的一个实现。它在构造函数中提供了对生产者工厂的引用。如果你提供自定义的生产者工厂，它必须支持事务。参阅ProducerFactory.transactionCapable()。你可以使用具有正常Spring事务支持(@Transactional, TransactionTemplate等)的KafkaTransactionManager。如果一个事务是active的，在事务范围内执行的任何KafkaTemplate操作都会使用事务的Producer。管理器根据成功或失败提交或回滚事务。你必须配置KafkaTemplate，使用与事务管理器相同的ProducerFactory。
三、事务同步Transaction Synchronization
本节涉及producer-only事务(不是由监听器容器启动的事务);有关在容器启动事务时链接（chaining）事务的信息，请参阅使用消费者发起的事务。如果你想发送记录到kafka并执行一些数据库更新，你可以使用普通的Spring事务管理，比如DataSourceTransactionManager。
@Transactional
public void process(List<Thing> things) {
things.forEach(thing -> this.kafkaTemplate.send("topic", thing));
updateDb(things);
}
@Transactional注解的拦截器启动事务，KafkaTemplate会将事务与该事务管理器同步；每次发送都将参与该事务。当该方法退出时，数据库事务将提交，然后提交Kafka事务。如果您希望以相反的顺序执行提交（首先是Kafka），请使用嵌套的@Transactional方法，外部方法配置为使用DataSourceTransactionManager，内部方法配置为使用KafkaTransactionManager。
如果同步事务的提交失败（在主事务提交之后），则异常将被抛出给调用方。以前，它被静默地忽略（只在debug级别记录）。如有必要，应用程序应采取补救措施，以补偿已提交的主事务。
四、使用消费者发起的事务Consumer-Initiated Transactions
在容器中使用KafkaTransactionManager来启动Kafka事务，并用@Transactional注解监听器方法来启动另一个事务。请参阅Kafka事务与其他事务管理器的示例，了解链接JDBC和Kafka事务的示例应用程序。
五、KafkaTemplate本地事务
你可以使用KafkaTemplate在本地事务中执行一系列操作。下面的例子展示了如何这样做:
boolean result = template.executeInTransaction(t -> {
t.sendDefault("thing1", "thing2");
t.sendDefault("cat", "hat");
return true;
});
回调函数中的参数是template本身(this)。如果回调正常退出，则事务被提交。如果抛出异常，则回滚事务。
如果有KafkaTransactionManager(或同步)事务在进行中，它不会被使用。取而代之的是一个新的“嵌套”事务。
六、transactionIdPrefix
有了EOSMode.V2(又名BETA)，框架唯一支持的模式，不再需要使用相同的transactional.id，甚至对于消费者发起的事务;实际上，它在每个实例上必须是唯一的，就像生产者发起的事务一样。此属性在每个应用程序实例上必须具有不同的值。
七、KafkaTemplate事务和非事务发布Transactional and non-Transactional Publishing
通常情况下，当KafkaTemplate是事务性的（配置了一个具有事务能力的生产者工厂时），需要事务。当使用KafkaTransactionManager进行配置时，事务可以由TransactionTemplate、@Transactional方法，调用executeInTransaction，或者由监听器容器启动。任何在事务范围之外使用template 的尝试都会导致template 抛出IllegalStateException。你可以将template的allowNonTransactional属性设置为true。在这种情况下，template将通过调用ProducerFactory的createNonTransactionalProducer()方法，允许操作在没有事务的情况下运行；生产者将被缓存，或绑定线程，作为重用。请参阅使用DefaultKafkaProducerFactory。
八、批处理监听器的事务Transactions with Batch Listeners
当监听器在使用事务时失败时，会调用AfterRollbackProcessor在回滚发生后执行一些操作。将默认的AfterRollbackProcessor与record监听器一起使用时，将执行seek，以便重新传递失败的记录。然而，使用batch监听器，整个batch将被重新传递，因为框架不知道batch中的哪个记录失败了。有关详细信息，请参阅After-rollback Processor。
当使用batch监听器时，有一种替代机制来处理batch的故障；BatchToRecordAdapter。当使用BatchToRecordAdapter配置batchListener设置为true的容器工厂时，监听器一次被一条记录唤起。这允许在 batch中进行错误处理，同时仍然可以根据异常类型停止处理整个batch。框架提供了默认的BatchToRecordAdapter，可以使用标准的ConsumerRecordRecoverer（如DeadLetterPublishingRecoverer）对其进行配置。以下测试用例配置片段说明了如何使用此功能：
public static class TestListener {
final List<String> values = new ArrayList<>();
@KafkaListener(id = "batchRecordAdapter", topics = "test")
public void listen(String data) {
values.add(data);
if ("bar".equals(data)) {
throw new RuntimeException("reject partial");
}
}
}
@Configuration
@EnableKafka
public static class Config {
ConsumerRecord<?, ?> failed;
@Bean
public TestListener test() {
return new TestListener();
}
@Bean
public ConsumerFactory<?, ?> consumerFactory() {
return mock(ConsumerFactory.class);
}
@Bean
public ConcurrentKafkaListenerContainerFactory<String, String> kafkaListenerContainerFactory() {
ConcurrentKafkaListenerContainerFactory factory = new ConcurrentKafkaListenerContainerFactory();
factory.setConsumerFactory(consumerFactory());
factory.setBatchListener(true);
factory.setBatchToRecordAdapter(new DefaultBatchToRecordAdapter<>((record, ex) -> {
this.failed = record;
}));
return factory;
}
}
九、精确一次语义Exactly Once Semantics
你可以提供一个带有KafkaAwareTransactionManager实例的监听器容器。当这样配置时，容器在调用监听器之前启动事务。监听器执行的任何KafkaTemplate操作都会参与到事务中。如果监听器成功地处理了记录（或多个记录，当使用BatchMessageListener时），则在事务管理器提交事务之前，容器会使用producer.sendOffsetsToTransaction()向事务发送偏移量。如果侦听器抛出异常，则回滚事务并且consumer重新定位，以便在下一次poll中检索回滚的记录。有关更多信息和处理重复失败的记录，请参阅After-rollback Processor。
使用事务可以启用精确一次语义（EOS）。
这意味着，对于read→process-write序列，该序列只完成一次是被保证的。（读取和处理有至少一次语义）。
Spring for Apache Kafka 3.0及更高版本仅支持EOSMode.V2：
- V2-又名fetch-offset-request fencing
这要求broker的版本为2.5或更高。
对于模式V2，不必为每个“group.id/topic/dipartition”提供一个生产者，因为消费者元数据与偏移量一起被发送到事务，broker可以使用该信息来确定生产者是否被隔离（fenced ）。