聊聊Spring事務控制策略以及@Transactional失效問題避坑

大家好，又見面了。

在大部分涉及到資料庫操作的項目裡面，事務控制、事務處理都是一個無法迴避的問題。比如，需要對SQL執行過程進行事務的控制與處理的時候，其整體的處理流程會是如下的示意：

首先是要開啟事務、然後執行具體SQL，如果執行異常則回滾事務，否則提交事務，最後關閉事務，完成整個處理過程。按照這個流程的邏輯，寫一下對應的實現程式碼：


public void testJdbcTransactional(DataSource dataSource) {
    Connection conn = null;
    int result = 0;
    try {
        // 獲取鏈接
        conn = dataSource.getConnection();
        // 禁用自動事務提交，改為手動控制
        conn.setAutoCommit(false);
        // 設置事務隔離級別
        conn.setTransactionIsolation(
            TransactionIoslationLevel.READ_COMMITTED.getLevel()
        );

        // 執行SQL
        PreparedStatement ps = 
            conn.prepareStatement("insert into user (id, name) values (?, ?)");
        ps.setString(1, "123456");
        ps.setString(2, "Tom");
        result = ps.executeUpdate();

        // 執行成功，手動提交事務
        conn.commit();
    } catch (Exception e) {
        // 出現異常，手動回滾事務
        if (conn != null) {
            try {
                conn.rollback();
            } catch (Exception e) {
                // write log...
            }
        }
    } finally {
        // 執行結束，最終不管成功還是失敗，都要釋放資源，斷開連接
        try {
            if (conn != null && !conn.isClosed()) {
                conn.close();
            }
        } catch (Exception e) {
             // write log...
        }
    }
}

不難發現，上面大段的程式碼邏輯並不複雜，對於業務而言其實僅僅只是執行了一個insert操作而已。但是雜糅的事務控制程式碼，顯然干擾了業務自身的程式碼處理邏輯的閱讀與理解。

常規項目的程式碼中，涉及到DB處理的場景很多，如果每個地方都有這麼一段事務控制的邏輯，那麼整體程式碼的可維護性將會比較差，想想都令人窒息。

好在，JAVA中很多項目現在都是基於Spring框架進行構建的。得益於 Spring框架的封裝，業務程式碼中進行事務控制操作起來也很簡單，直接加個 @Transactional註解即可，大大簡化了對業務程式碼的侵入性。那麼對 @Transactional事務註解了解的夠全面嗎？知道有哪些場景可能會導致 @Transactional註解並不會如你預期的方式生效嗎？知道應該怎麼使用 @Transactional才能保證對性能的影響最小化嗎？

下面我們一起探討下這些問題。

Spring聲明式事務處理機制

為了簡化業務開發場景對事務的處理複雜度，讓開發人員可以更關注於業務自身的處理邏輯，Spring提供了聲明式事務的能力支援。

Spring資料庫事務約定處理邏輯流程如下圖所示，對比前面示例中基於JDBC的事務處理，Spring的事務的處理操作交給了Spring框架處理，開發人員僅需要實現自己的業務邏輯即可，大大簡化了事務方面的處理投入。

基於Spring事務機制，實現上述DB操作事務控制的程式碼，我們的程式碼會變得非常的簡潔：


@Transactional
public void insertUser() {
    userDao.insertUser();
}

與JDBC事務實現程式碼相比，基於Spring的方式只需要添加一個 @Transactional註解即可，程式碼中只需要實現業務邏輯即可，實現了事務控制機制對業務程式碼的低侵入性。

Spring支援的基於 Spring AOP實現的聲明式事務功能，所謂聲明式事務，即使用@Transactional註解進行聲明標註，告訴Spring框架在什麼地方啟用資料庫事務控制能力。@Transactional註解，可以添加在類或者方法上。如果其添加在類上時，表明此類中所有的public非靜態方法都將啟用事務控制能力。

既然@Transactional註解承載了Spring框架對於事務處理的相關能力，那麼接下來我們就一起看下該註解的一些可選配置以及具體使用場景。

img

@Transactional主要可選配置

只讀事務配置

通過readonly參數指定當前事務是否為一個只讀事務。設置為true標識此事務是個只讀事務，默認情況為false。

@Transactional(readOnly = true)
public DomResponse<CiCdItemDetail> queryCicdItemDetail(String appCode) {
    return null;
}

這裡涉及一個概念，叫做只讀事務，其含義描述如下：

在多條查詢語句一起執行的場景裡面會涉及到的概念。表示在事務設置的那一刻開始，到整個事務執行結束的過程中，其他事務所提交的寫操作數據，對該事務都不可見。

舉個例子：

現在有一個複合查詢操作，包含2條SQL查詢操作：先獲取用戶表count數，再獲取用戶表中所有數據。
(1) 先執行完獲取用戶表count數，得到結果10
(2) 在還沒開始執行後一條語句的時候，另一個進程操作了DB並往用戶表中插入一條新數據
(3) 複合操作的第二條SQL語句，獲取用戶列表的操作被執行，返回了11條記錄

很明顯，複合操作中的兩條SQL語句獲取的數據結果無法匹配上。原因就是非原子性操作導致，即2條查詢操作執行的間隔內，有另一個寫操作修改了目標讀取的數據，導致了此問題的出現。

為了避免此情況的發生，可以給複合查詢操作添加上只讀事務，這樣事務控制範圍內，事務外的寫操作就不可見，這樣就保證了事務內多條查詢語句執行結果的一致性。

那為什麼要設置為只讀事務、而不是常規的事務呢？主要是從執行效率角度的考慮。因為這個裡的操作都是一些只讀操作，所以設置為只讀事務，資料庫會為只讀事務提供一些優化手段，比如不啟動回滾段、不記錄回滾log之類的。

img

回滾條件設定

@Transactional有提供4個不同屬性，可以支援傳入不同的參數，設定需要回滾的條件：

參數 含義說明
rollbackFor 用於指定需要回滾的特定異常類型，可以指定一個或者多個。當指定rollbackFor或者rollbackForClassName之後，方法執行邏輯中只有拋出指定的異常類型，才會觸發事務回滾
rollbackForClassName 與rollbackFor相同，設置字元串格式的類名
noRollbackFor 用於指定不需要進行回滾的異常類型，當方法中拋出指定類型的異常時，不進行事務回滾。而其餘的類型的異常將會觸發事務回滾。
noRollbackForClassName 與noRollbackFor相同，設置字元串格式的類名

其中，rollbackFor支援指定單個或者多個異常類型，只要拋出指定類型的異常，事務都將被回滾掉：


// 指定單個異常
@Transactional(rollbackFor = DemoException.class)
public void insertUser() {
    // do something here
}

// 指定多個異常
@Transactional(rollbackFor = {DemoException.class, DemoException2.class})
public void insertUser2() {
    // do something here
}

rollbackFor和rollbackForClassName作用相同，只是提供了2個不同的指定方法，允許執行Class類型或者ClassName字元串。


// 指定異常名稱
@Transactional(rollbackForClassName = {"DemoException"})
public void insertUser() {
    // do something here
}

同理，noRollbackFor和noRollbackForClassName的使用與上面示意的相似，只是其含義功能點是相反的。

img

事務傳播行為

propagation用於指定此事務對應的傳播類型。所謂的事務傳播類型，即當前已經在一個事務的上下文中時，又需要開始一個事務，這個時候來處理這個將要開啟的新事務的處理策略。

主要有7種類型的事務傳播類型：

傳播類型 含義描述
REQUIRED 如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則創建一個新的事務
SUPPORTS 如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則以非事務的方式繼續運行
MANDATORY 如果當前存在事務，則加入該事務；如果當前沒有事務，則拋出異常
REQUIRES_NEW 創建一個新的事務，如果當前存在事務，則把當前事務掛起
NOT_SUPPORTED 以非事務方式運行，如果當前存在事務，則把當前事務掛起
NEVER 以非事務方式運行，如果當前存在事務，則拋出異常
NESTED 如果當前存在事務，則創建一個事務作為當前事務的嵌套事務來運行；如果當前沒有事務，則該取值等價於REQUIRED

事務的傳播行為，將會影響到事務控制的結果，比如最終是在同一事務中，一旦遇到異常，所有操作都會被回滾掉，而如果是在多個事務中，則某一個事務的回滾，不影響已提交的其餘事務的回滾。

實際編碼的時候，可以通過@Transactional註解中的 propagation參數來指定具體的傳播類型，取值由 org.springframework.transaction.annotation.Propagation枚舉類提供。如果不指定，則默認取值為 Propagation.REQUIRED，也即如果當前存在事務，則加入該事務，如果當前沒有事務，則創建一個新的事務。


/**
 * The transaction propagation type.
 * <p>Defaults to {@link Propagation#REQUIRED}.
 * @see org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttribute#getPropagationBehavior()
 */
Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED;

img

事務超時設定

可以使用timeout屬性來設置事務的超時秒數，默認值為-1，表示永不超時。

@Transactional失效場景避坑

同一個類中方法間調用

Spring的事務實現原理是AOP，而AOP的原理是動態代理。

在類內部方法之間相互調用的時候，本質上是類對象自身的調用，而不是使用代理對象去調用，也就不會觸發AOP，這樣其實Spring也就無法將事務控制的程式碼邏輯織入到調用程式碼流程中，所以這裡的事務控制就無法生效。


public void insertUser() {
    writeDataIntoDb();
}

@Transactional
public void writeDataIntoDb() {
  // ...
}

所以遇到同一個類中多個方法之間相互調用，且調用的方法需要做事務控制的時候需要特別注意下這個問題。解決方式，可以建2個不同的類，然後將方法放到兩個類中，這樣跨類調用，Spring事務機制就可以生效。

添加在非public方法上

如果將@Transactional註解添加在protected、private修飾的方法上，雖然程式碼不會有任何的報錯，但是實際上註解是不會生效的。

@Transactional
private void writeDataIntoDb() {
  // ...
}

方法內部Try Catch吞掉相關異常

這個其實很容易理解，業務程式碼中將所有的異常給catch并吞掉了，等同於業務程式碼認為被捕獲的異常不需要去觸發回滾。對框架而言，因為異常被捕獲了，業務邏輯執行都在正常往下運行，所以也不會觸發異常回滾機制。


// catch了可能的異常，導致DB操作失敗的時候事務不會觸發回滾
@Transactional
public void insertUser() {
    try {
        UserEntity user = new UserEntity();
        user.setWorkId("123456");
        user.setUserName("王小二");
        userRepository.save(user);
    } catch (Exception e) {
        log.error("failed to create user");

        // 直接吞掉了異常，這樣不會觸發事務回滾機制
    }
}

在業務處理邏輯中，如果確實需要知曉並捕獲相關處理的異常進行一些額外的業務邏輯處理，如果要保證事務回滾機制生效，最後需要往外拋出 RuntimeException異常，或者是繼承RuntimeException實現的業務自定義異常。如下：


// catch了可能的異常，對外拋出RuntimeException或者其子類,可觸發事務回滾
@Transactional
public void insertUser() {
    try {
        UserEntity user = new UserEntity();
        user.setWorkId("123456");
        user.setUserName("王小二");
        userRepository.save(user);
    } catch (Exception e) {
        log.error("failed to create user");

        // @Transactional沒有指定rollbackFor，所以拋出RuntimeException或者其子類，可觸發事務回滾機制
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

當然，如果@Transactional註解指定了 rollbackFor為某個具體的異常類型，則最終需要保證異常時對外拋出相匹配的異常類型，才可以觸發事務處理邏輯。如下：


// catch了指定異常，對外拋出對應類型的異常,可觸發事務回滾
@Transactional(rollbackFor = DemoException.class)
public void insertUser() {
    try {
        UserEntity user = new UserEntity();
        user.setWorkId("123456");
        user.setUserName("王小二");
        userRepository.save(user);
    } catch (Exception e) {
        log.error("failed to create user");
        // @Transactional有指定rollbackFor，拋出異常要與rollbackFor指定異常類型一致
        throw new DemoException();
    }
}

對應資料庫引擎類型不支援事務

以MySQL資料庫而言，常見的資料庫引擎有 InnoDB和 Myisam等類型，但是MYISAM引擎類型是不支援事務的。所以如果建表時設置的引擎類型設置為 MYISAM的話，即使程式碼裡面添加了@Transactional最終事務也不會生效的。

@Transactional使用策略

因為事務處理對性能會有一定的影響，所以事務也不是說任何地方都可以隨便添加的。對於一些性能敏感場景，需要注意幾點：

  1. 僅在必要的場合添加事務控制

（1）不含有DB操作相關，無需添加事務控制
（2）單條查詢語句，沒必要添加事務控制
（3）僅有查詢操作的多條SQL執行場景，可以添加只讀事務控制
（4）單條 insert/update/delete語句，其實也不需要添加 @Transactional事務處理，因為單條語句執行其實資料庫有隱性事務控制機制，如果執行失敗，是屬於 SQL報錯，數據不會更新成功，自然也無需回滾。

  1. 儘可能縮小事務控制的程式碼段處理範圍

主要從性能層面考慮，事務機制，類似於並發場景的加鎖處理，範圍越大對性能影響越明顯

  1. 事務控制範圍內的業務邏輯儘可能簡單、避免非事務相關耗時處理邏輯

也是從性能層面考慮，盡量將耗時的邏輯放到事務控制之外執行，事務內僅保留與DB操作切實相關的邏輯

總結

好啦，關於Spring中事務控制的相關用法，以及@Transactional使用過程中可能的一些失效場景，就探討到這裡了。那麼你對事務這塊有哪些自己的理解呢？或者是否有遇到相關的問題呢？歡迎一起交流下咯。

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