事务管理可以帮助我们保证数据的一致性,对应企业的实际应用很重要。事务是一系列的动作,一旦其中有一个动作出现错误,必须全部回滚,系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤消,滚回到事务开始的状态,避免出现由于数据不一致而导致的接下来一系列的错误。事务的出现是为了确保数据的完整性和一致性,在目前企业级应用开发中,事务管理是必不可少的。
1.事务的特性ACID
- 原子性(Atomicity):事务是一个原子操作,由一系列动作组成。事务的原子性确保动作要么全部完成,要么完全不起作用。
- 一致性(Consistency):一旦事务完成(不管成功还是失败),系统必须确保它所建模的业务处于一致的状态,而不会是部分完成部分失败。在现实中的数据不应该被破坏。
- 隔离性(Isolation):可能有许多事务会同时处理相同的数据,因此每个事务都应该与其他事务隔离开来,防止数据损坏。
- 持久性(Durability):一旦事务完成,无论发生什么系统错误,它的结果都不应该受到影响,这样就能从任何系统崩溃中恢复过来。通常情况下,事务的结果被写到持久化存储器中。
2.事务管理核心接口
Spring的事务主要是由PlatformTransactionManager,TransactionDefinition,TransactionStatus 3个接口共同完成的。
1. PlatformTransactionManager:事务管理器--主要用于平台相关事务的管理
主要有三个方法:
- commit 事务提交;
- rollback 事务回滚;
- getTransaction 获取事务状态。
2. TransactionDefinition:事务定义信息--用来定义事务相关的属性,给事务管理器PlatformTransactionManager使用
这个接口有下面四个主要方法:
- getIsolationLevel:获取隔离级别;
- getPropagationBehavior:获取事务的传播行为;
- getTimeout:获取超时时间;
- isReadOnly:是否只读(保存、更新、删除时属性变为false--可读写,查询时为true--只读)
事务管理器能够根据这个返回值进行优化,这些事务的配置信息,都可以通过配置文件进行配置。
3. TransactionStatus:事务具体运行状态--事务管理过程中,每个时间点事务的状态信息。
接口方法如下:
- boolean isNewTransaction(); // 是否是新的事物
- boolean hasSavepoint(); // 是否有恢复点
- void setRollbackOnly(); // 设置为只回滚
- boolean isRollbackOnly(); // 是否为只回滚
- boolean isCompleted; // 是否已完成
3.基本事务属性
上面讲到的事务管理器接口PlatformTransactionManager通过getTransaction(TransactionDefinition definition)方法来得到事务,这个方法里面的参数是TransactionDefinition类,这个类就定义了一些基本的事务属性。
那么什么是事务属性呢?事务属性可以理解成事务的一些基本配置,描述了事务策略如何应用到方法上。事务属性包含了5个方面,如图所示:3.1传播行为
当事务方法被另一个事务方法调用时,必须指定事务应该如何传播。例如:方法可能继续在现有事务中运行,也可能开启一个新事务,并在自己的事务中运行。Spring定义了七种传播行为:
传播行为 | 含义 |
---|---|
PROPAGATION_REQUIRED | 表示当前方法必须运行在事务中。如果当前事务存在,方法将会在该事务中运行。否则,会启动一个新的事务 |
PROPAGATION_SUPPORTS | 表示当前方法不需要事务上下文,但是如果存在当前事务的话,那么该方法会在这个事务中运行 |
PROPAGATION_MANDATORY | 表示该方法必须在事务中运行,如果当前事务不存在,则会抛出一个异常 |
PROPAGATION_REQUIRED_NEW | 表示当前方法必须运行在它自己的事务中。一个新的事务将被启动。如果存在当前事务,在该方法执行期间,当前事务会被挂起。如果使用JTATransactionManager的话,则需要访问TransactionManager |
PROPAGATION_NOT_SUPPORTED | 表示该方法不应该运行在事务中。如果存在当前事务,在该方法运行期间,当前事务将被挂起。如果使用JTATransactionManager的话,则需要访问TransactionManager |
PROPAGATION_NEVER | 表示当前方法不应该运行在事务上下文中。如果当前正有一个事务在运行,则会抛出异常 |
PROPAGATION_NESTED | 表示如果当前已经存在一个事务,那么该方法将会在嵌套事务中运行。嵌套的事务可以独立于当前事务进行单独地提交或回滚。如果当前事务不存在,那么其行为与PROPAGATION_REQUIRED一样。注意各厂商对这种传播行为的支持是有所差异的。可以参考资源管理器的文档来确认它们是否支持嵌套事务 |
(以下传播行为的详细内容参考自)
(1)PROPAGATION_REQUIRED 如果存在一个事务,则支持当前事务。如果没有事务则开启一个新的事务。
//事务属性 PROPAGATION_REQUIREDmethodA{ …… methodB(); ……}//事务属性 PROPAGATION_REQUIREDmethodB{ ……}
使用spring声明式事务,spring使用AOP来支持声明式事务,会根据事务属性,自动在方法调用之前决定是否开启一个事务,并在方法执行之后决定事务提交或回滚事务。
单独调用methodB方法:
main{ metodB(); }
相当于:
Main{ Connection con=null; try{ con = getConnection(); con.setAutoCommit(false); //方法调用 methodB(); //提交事务 con.commit(); } Catch(RuntimeException ex) { //回滚事务 con.rollback(); } finally { //释放资源 closeCon(); } }
Spring保证在methodB方法中所有的调用都获得到一个相同的连接。在调用methodB时,没有一个存在的事务,所以获得一个新的连接,开启了一个新的事务。 单独调用MethodA时,在MethodA内又会调用MethodB.
执行效果相当于:
main{ Connection con = null; try{ con = getConnection(); methodA(); con.commit(); } catch(RuntimeException ex) { con.rollback(); } finally { closeCon(); } }
调用MethodA时,环境中没有事务,所以开启一个新的事务.当在MethodA中调用MethodB时,环境中已经有了一个事务,所以methodB就加入当前事务。
(2)PROPAGATION_SUPPORTS 如果存在一个事务,支持当前事务。如果没有事务,则非事务的执行。但是对于事务同步的事务管理器,PROPAGATION_SUPPORTS与不使用事务有少许不同。
//事务属性 PROPAGATION_REQUIREDmethodA(){ methodB();}//事务属性 PROPAGATION_SUPPORTSmethodB(){ ……}
单纯的调用methodB时,methodB方法是非事务的执行的。当调用methdA时,methodB则加入了methodA的事务中,事务地执行。
(3)PROPAGATION_MANDATORY 如果已经存在一个事务,支持当前事务。如果没有一个活动的事务,则抛出异常。
//事务属性 PROPAGATION_REQUIREDmethodA(){ methodB();}//事务属性 PROPAGATION_MANDATORY methodB(){ ……}
当单独调用methodB时,因为当前没有一个活动的事务,则会抛出异常throw new IllegalTransactionStateException(“Transaction propagation ‘mandatory’ but no existing transaction found”);当调用methodA时,methodB则加入到methodA的事务中,事务地执行。
(4)PROPAGATION_REQUIRES_NEW 总是开启一个新的事务。如果一个事务已经存在,则将这个存在的事务挂起。
//事务属性 PROPAGATION_REQUIREDmethodA(){ doSomeThingA(); methodB(); doSomeThingB();}//事务属性 PROPAGATION_REQUIRES_NEWmethodB(){ ……}
调用A方法:
main(){ methodA();}
相当于
main(){ TransactionManager tm = null; try{ //获得一个JTA事务管理器 tm = getTransactionManager(); tm.begin();//开启一个新的事务 Transaction ts1 = tm.getTransaction(); doSomeThing(); tm.suspend();//挂起当前事务 try{ tm.begin();//重新开启第二个事务 Transaction ts2 = tm.getTransaction(); methodB(); ts2.commit();//提交第二个事务 } Catch(RunTimeException ex) { ts2.rollback();//回滚第二个事务 } finally { //释放资源 } //methodB执行完后,恢复第一个事务 tm.resume(ts1); doSomeThingB(); ts1.commit();//提交第一个事务 } catch(RunTimeException ex) { ts1.rollback();//回滚第一个事务 } finally { //释放资源 }}
在这里,我把ts1称为外层事务,ts2称为内层事务。从上面的代码可以看出,ts2与ts1是两个独立的事务,互不相干。Ts2是否成功并不依赖于 ts1。如果methodA方法在调用methodB方法后的doSomeThingB方法失败了,而methodB方法所做的结果依然被提交。而除了 methodB之外的其它代码导致的结果却被回滚了。使用PROPAGATION_REQUIRES_NEW,需要使用 JtaTransactionManager作为事务管理器。
(5)PROPAGATION_NOT_SUPPORTED 总是非事务地执行,并挂起任何存在的事务。使用PROPAGATION_NOT_SUPPORTED,也需要使用JtaTransactionManager作为事务管理器。(代码示例同上,可同理推出)
(6)PROPAGATION_NEVER 总是非事务地执行,如果存在一个活动事务,则抛出异常。
(7)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TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRED 属性执行。这是一个嵌套事务,使用JDBC 3.0驱动时,仅仅支持DataSourceTransactionManager作为事务管理器。需要JDBC 驱动的java.sql.Savepoint类。有一些JTA的事务管理器实现可能也提供了同样的功能。使用PROPAGATION_NESTED,还需要把PlatformTransactionManager的nestedTransactionAllowed属性设为true;而 nestedTransactionAllowed属性值默认为false。
//事务属性 PROPAGATION_REQUIREDmethodA(){ doSomeThingA(); methodB(); doSomeThingB();}//事务属性 PROPAGATION_NESTEDmethodB(){ ……}
如果单独调用methodB方法,则按REQUIRED属性执行。如果调用methodA方法,相当于下面的效果:
main(){ Connection con = null; Savepoint savepoint = null; try{ con = getConnection(); con.setAutoCommit(false); doSomeThingA(); savepoint = con2.setSavepoint(); try{ methodB(); } catch(RuntimeException ex) { con.rollback(savepoint); } finally { //释放资源 } doSomeThingB(); con.commit(); } catch(RuntimeException ex) { con.rollback(); } finally { //释放资源 }}
当methodB方法调用之前,调用setSavepoint方法,保存当前的状态到savepoint。如果methodB方法调用失败,则恢复到之前保存的状态。但是需要注意的是,这时的事务并没有进行提交,如果后续的代码(doSomeThingB()方法)调用失败,则回滚包括methodB方法的所有操作。
嵌套事务一个非常重要的概念就是内层事务依赖于外层事务。外层事务失败时,会回滚内层事务所做的动作。而内层事务操作失败并不会引起外层事务的回滚。
PROPAGATION_NESTED 与PROPAGATION_REQUIRES_NEW的区别:它们非常类似,都像一个嵌套事务,如果不存在一个活动的事务,都会开启一个新的事务。使用 PROPAGATION_REQUIRES_NEW时,内层事务与外层事务就像两个独立的事务一样,一旦内层事务进行了提交后,外层事务不能对其进行回滚。两个事务互不影响。两个事务不是一个真正的嵌套事务。同时它需要JTA事务管理器的支持。
使用PROPAGATION_NESTED时,外层事务的回滚可以引起内层事务的回滚。而内层事务的异常并不会导致外层事务的回滚,它是一个真正的嵌套事务。DataSourceTransactionManager使用savepoint支持PROPAGATION_NESTED时,需要JDBC 3.0以上驱动及1.4以上的JDK版本支持。其它的JTA TrasactionManager实现可能有不同的支持方式。
PROPAGATION_REQUIRES_NEW 启动一个新的, 不依赖于环境的 “内部” 事务. 这个事务将被完全 commited 或 rolled back 而不依赖于外部事务, 它拥有自己的隔离范围, 自己的锁, 等等. 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, 外部事务将继续执行。
另一方面, 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 完全是一个新的事务, 而 PROPAGATION_NESTED 则是外部事务的子事务, 如果外部事务 commit, 嵌套事务也会被 commit, 这个规则同样适用于 roll back.
PROPAGATION_REQUIRED应该是我们首先的事务传播行为。它能够满足我们大多数的事务需求。
3.2隔离级别
事务的第二个维度就是隔离级别(isolation level)。隔离级别定义了一个事务可能受其他并发事务影响的程度。 (1)并发事务引起的问题 在典型的应用程序中,多个事务并发运行,经常会操作相同的数据来完成各自的任务。并发虽然是必须的,但可能会导致一下的问题。
- 脏读(Dirty reads)——脏读发生在一个事务读取了另一个事务改写但尚未提交的数据时。如果改写在稍后被回滚了,那么第一个事务获取的数据就是无效的。
- 不可重复读(Nonrepeatable read)——不可重复读发生在一个事务执行相同的查询两次或两次以上,但是每次都得到不同的数据时。这通常是因为另一个并发事务在两次查询期间进行了更新。
- 幻读(Phantom read)——幻读与不可重复读类似。它发生在一个事务(T1)读取了几行数据,接着另一个并发事务(T2)插入了一些数据时。在随后的查询中,第一个事务(T1)就会发现多了一些原本不存在的记录。
不可重复读与幻读的区别
不可重复读的重点是修改: 同样的条件, 你读取过的数据, 再次读取出来发现值不一样了 例如:在事务1中,Mary 读取了自己的工资为1000,操作并没有完成
con1 = getConnection(); select salary from employee empId ="Mary";
在事务2中,这时财务人员修改了Mary的工资为2000,并提交了事务
con2 = getConnection(); update employee set salary = 2000; con2.commit();
在事务1中,Mary 再次读取自己的工资时,工资变为了2000
//con1 select salary from employee empId ="Mary";
在一个事务中前后两次读取的结果并不一致,导致了不可重复读。
幻读的重点在于新增或者删除: 同样的条件, 第1次和第2次读出来的记录数不一样 例如:目前工资为1000的员工有10人。事务1,读取所有工资为1000的员工。
con1 = getConnection(); Select * from employee where salary =1000;
共读取10条记录
这时另一个事务向employee表插入了一条员工记录,工资也为1000
con2 = getConnection(); Insert into employee(empId,salary) values("Lili",1000); con2.commit();
事务1再次读取所有工资为1000的员工
//con1 select * from employee where salary =1000;
共读取到了11条记录,这就产生了幻像读。
从总的结果来看, 似乎不可重复读和幻读都表现为两次读取的结果不一致。但如果你从控制的角度来看, 两者的区别就比较大。 对于前者, 只需要锁住满足条件的记录。 对于后者, 要锁住满足条件及其相近的记录。
(2)隔离级别
隔离级别 | 含义 |
---|---|
ISOLATION_DEFAULT | 使用后端数据库默认的隔离级别 |
ISOLATION_READ_UNCOMMITTED | 最低的隔离级别,允许读取尚未提交的数据变更,可能会导致脏读、幻读或不可重复读 |
ISOLATION_READ_COMMITTED | 允许读取并发事务已经提交的数据,可以阻止脏读,但是幻读或不可重复读仍有可能发生 |
ISOLATION_REPEATABLE_READ | 对同一字段的多次读取结果都是一致的,除非数据是被本身事务自己所修改,可以阻止脏读和不可重复读,但幻读仍有可能发生 |
ISOLATION_SERIALIZABLE | 最高的隔离级别,完全服从ACID的隔离级别,确保阻止脏读、不可重复读以及幻读,也是最慢的事务隔离级别,因为它通常是通过完全锁定事务相关的数据库表来实现的 |
3.3回滚规则
默认情况下只有未检查异常(RuntimeException和Error类型的异常)会导致事务回滚. 而受检查异常不会。 事务的回滚规则可以通过 注解的 rollbackFor 和 noRollbackFor 属性来定义。这两个属性被声明为 Class[] 类型的, 因此可以为这两个属性指定多个异常类。 rollbackFor : 遇到时必须进行回滚 noRollbackFor : 一组异常类,遇到时必须不回滚
3.4超时和只读
由于事务可以在行和表上获得锁, 因此长事务会占用资源, 并对整体性能产生影响。超时事务属性: 事务在强制回滚之前可以保持多久. 这样可以防止长期运行的事务占用资源。 如果一个事物只读取数据但不做修改, 数据库引擎可以对这个事务进行优化。只读事务属性: 表示这个事务只读取数据但不更新数据, 这样可以帮助数据库引擎优化事务。 超时和只读属性可以在 注解中定义,其中超时属性以秒为单位来计算。