bug菌_事务管理

2024-06-18 | 阅读：

参考文档：Spring Boot入门(24)：实现优雅的事务管理：Spring Boot事务全解析

事务产生的背景

开发企业应用时，一个业务操作往往是对数据库读写多步操作的执行集合。数据库操作在顺序执行的过程中，任何一步都有可能发生异常，异常会导致后续操作无法完成。此时由于业务逻辑并未正确且完整地执行，之前成功写入的数据就变得不可靠。

如果要让业务正确完整地执行下去，通常有两种应对方式：

记录失败的位置，问题修复之后，从上一次执行失败的位置开始继续执行后面的业务逻辑；
在执行失败的时候，回退本次执行的所有过程，让操作恢复到原始状态，待问题修复之后，再重新执行原来的业务逻辑。

事务就是针对方式 2 的实现：要么全部成功提交，要么全部回滚，不存在中间态。

事务的概念与特点

事务（Transaction）就是一组操作数据库的动作集合，是现代数据库理论中的核心概念之一。如果一组处理步骤或者全部发生、或者一步也不执行，我们称该组处理步骤为一个事务：

当所有的步骤像一个操作一样被完整地执行，称该事务被提交；
由于其中的一部分或多步执行失败，导致没有步骤被提交，事务必须回滚到最初的系统状态。

事务共有 4 个特点（ACID）：

特点	说明
原子性(Atomicity)	整个事务是不可分割的最小工作单位，要么全部执行成功，要么全部不执行；任何一条语句失败都会导致事务回滚
一致性(Consistency)	数据库总是从一个一致性状态转变成另一个一致性状态；这里指语义上的一致性，并非语法上的一致性
隔离性(Isolation)	一个事务的执行不受其他事务干扰，并发执行的事务之间互不干扰
持久性(Durability)	数据一旦提交，结果就是永久性的，不应因宕机等情况丢失，一般理解为写入硬盘保存成功

事务的实现方式

一、MySQL 层面

原子性和持久性利用 redo log（重做日志）实现；
一致性利用 undo log（回滚日志）实现；
隔离性利用锁来实现。

二、Spring Boot 层面

Spring 为事务管理提供了丰富的功能支持，分为编程式和声明式两种方式：

编程式事务管理：使用 TransactionTemplate 或者直接使用底层的 PlatformTransactionManager，Spring 推荐使用 TransactionTemplate；
声明式事务管理：建立在 AOP 之上，对方法前后进行拦截，在目标方法开始之前创建或加入一个事务，执行完目标方法之后根据执行情况提交或回滚事务。

声明式事务管理不需要入侵代码，更快捷而且简单，推荐使用。它又有两种配置方式：

方式	说明
XML 配置	在配置文件中做相关的事务规则声明
`@Transactional` 注解	注解配置是目前流行的使用方式，推荐使用

在 Spring Boot 项目中，只要导入了 spring-boot-starter-jdbc 依赖包，框架会自动默认注入 DataSourceTransactionManager，因此不需要任何额外配置，就可以直接用 @Transactional 注解使用事务。

快速入门：不加事务测试

在单元测试类中使用 peopleMapper 连续插入 3 条数据，并人为制造异常：将 People 表的 name 字段设为 NOT NULL，这样第三条插入语句的 name 为 null 时就会触发异常。

@Test
public void creatMoreEntity() {
    peopleMapper.insert(new PeopleEntity().setName("A").setAge(0));
    peopleMapper.insert(new PeopleEntity().setName("B").setAge(10));
    peopleMapper.insert(new PeopleEntity().setName(null).setAge(100));
}

执行测试用例，控制台抛出 DataIntegrityViolationException 异常。此时查询数据库中的 People 表：前 2 条数据正确插入，第 3 条数据没有成功插入。

也就是说，测试用例执行到第三条时因为异常中断，但前两条数据已经落库——如果业务要求这 3 条数据要么全部成功、要么全部失败，这种情况就产生了脏数据。

加 @Transactional 注解测试

做法非常简单，只需要在测试函数上添加 @Transactional 注解即可：

@Test
@Transactional
public void creatMoreEntity() {
    peopleMapper.insert(new PeopleEntity().setName("A").setAge(0));
    peopleMapper.insert(new PeopleEntity().setName("B").setAge(10));
    peopleMapper.insert(new PeopleEntity().setName(null).setAge(100));
}

再次执行测试用例，控制台同样抛出异常，但多了一行关键日志，表明事务已被回滚：

2023-05-15 16:18:45.606  INFO 16236 --- [           main]
o.s.t.c.transaction.TransactionContext   : Rolled back transaction for test:
[DefaultTestContext@7f132176 testClass = PeopleMapperTest,
testInstance = com.example.connectmysqldemo.mapper.PeopleMapperTest@66226ab,
testMethod = creatMoreEntity@PeopleMapperTest,
testException = org.springframework.dao.DataIntegrityViolationException:

再看数据库，People 表中没有新增任何数据，前两条插入也一并被回滚了——因为第三条新增操作违反了数据库 name 非空的约束，整个事务自动回滚，成功保证了「要么全部成功、要么全部失败」。

进阶用法与小结

一、单元测试中的 @Rollback

单元测试中为了保证每个测试之间的数据独立，通常会配合 @Rollback 注解，让每个单元测试结束时都回滚数据。

二、Service 层的事务声明

实际开发业务逻辑时，通常在 service 层接口中使用 @Transactional 对各个业务逻辑进行事务管理配置：

public interface PeopleService extends IService<PeopleEntity> {

    @Transactional
    PeopleEntity updateByName(String name);
}

三、指定事务管理器

上面的例子使用了默认的事务配置，可以满足基本的事务需求。但当项目较大较复杂时（比如存在多个数据源），需要在声明事务时通过 value 属性指定不同的事务管理器：

@Transactional(value = "transactionManagerPrimary")

除了指定事务管理器，@Transactional 还能对事务的隔离级别和传播行为进行控制，这些将在后续文章中逐一介绍。

小结

事务针对的是「失败后整体回退」的场景，靠 ACID 四个特性保证数据可靠；
MySQL 用 redo log / undo log / 锁分别实现原子性持久性、一致性、隔离性；
Spring Boot 推荐声明式事务：引入 spring-boot-starter-jdbc 后零配置使用 @Transactional；
单元测试加 @Transactional（可配合 @Rollback），多数据源用 value 指定事务管理器。

JHHK