Spring @Transactional 宣告式事務揭祕

本章，我們將深入探討Spring事務管理，為你揭祕@Transactional註解底層工作原理。

JPA和事務管理

首先，我們要知道，JPA本身不提供任何宣告式事務管理。當我們在任意依賴注入容器外使用JPA時，需要由開發人員以程式設計方式來處理事務。

UserTransaction utx = entityManager.getTransaction(); 

try { 
    utx.begin(); 
    businessLogic();
    utx.commit(); 
} catch(Exception ex) { 
    utx.rollback(); 
    throw ex; 
} 

這種管理事務的方式使得程式碼中的事務範圍非常清晰，但它有幾個明顯不足：

• 程式碼重複且容易出錯
• 任意一個微小的錯誤都都可能會產生很大的影響
• 錯誤很難除錯和重現
• 降低了程式碼的可讀性
• 如果此方法呼叫另一個事務方法如何處理事務？

使用Spring @Transactional註解

如果我們使用@Transactional註解，那麼上面的程式碼就可以簡化為：

@Transactional
public void businessLogic() {
... use entity manager inside a transaction ...
}

這樣以來，通過@Transactional註解使得程式碼更方便和可讀，這也是目前Spring中事務處理的推薦做法。

通過使用 @Transactional，許多事務相關的都可以被自動處理，例如：事務傳播等等。例如，如果businessLogic()方法呼叫另一個事務方法 ，該方法將根據事務傳播配置確定是否加入當前正在進行的事務。

然而，萬事皆有兩面性，@Transactional的強大機制為我們的事務管理提供了便利，然而正是這種強大機制隱藏了內部實現細節，進而使得當問題發生時，我們無法很好的去跟蹤除錯。

所以，我們要探究@Transactional背後的機制。

要正確理解@Transactional，我們首先要理解掌握以下兩個不同的概念，每一個概念都有自己的作用範圍和生命週期：

• Persistence Context：持久化上下文
• Database Transaction：資料庫事務

@Transactional註解本身定義的是一個資料庫事務的作用範圍，而資料庫事務則是作用在一個特定的持久化上下文（Persistence Context）中。

當我們使用Hibernate作為持久化方案時，JPA中的持久化上下文（Persistence Context）是Entity Manager（實體管理器），其由Hibernate Session內部實現。

持久化上下文（Persistence Context）本身只是一個同步器物件，其用以跟蹤記錄一組有限的Java物件的狀態，並確保對這些物件的更改最終被保留回資料庫。

這與一個資料庫事務是完全不同的概念，一個EntityManager（實體管理器）通常被用於多個資料庫事務。

EntityManager何時跨越多個資料庫事務？

最常見的情況是，當應用程式使用Open Session In View模式來處理延遲初始化異常時。在這種情況下，在檢視層中的多個查詢通常包含各自單獨的資料庫事務中，但這些資料庫事務都是由同一個EntityManager（實體管理器）所建立。

另一種情況則是開發人員將持久化上下文標記為PersistenceContextType.EXTENDED，這也就意味著它可以在多個請求中存在作用。

如何定義Entity Manager與Transaction關係？

這實際上是每個應用開發人員的選擇，但使用JPA Entity Manager 最常見的方式是
“Entity Manager per application transaction”模式（一個應用事務對應一個實體管理器EntityManager）。這是最常見的注入Entity Manager方法：

@PersistenceContext
private EntityManager em;

這裡，我們預設使用“Entity Manager per transaction”模式，即一個事務對應一個EntityManager模式。在此模式下，如果我們在@Transactional 方法中使用此EntityManager，則該方法將在單個資料庫事務中執行。

@PersistenceContext如何工作？

一個明顯的問題，考慮到EntityManager生命週期如此短暫，並且在每一個應用請求中又包含諸多EntityManager例項，那麼@PersistenceContext是如何在應用容器啟動時只注入到EntityManager一次呢？

答案是它不能：EntityManager只是一個介面，實際注入的是一個持久化上下文代理（context aware proxy：具體實現類SharedEntityManagerInvocationHandler），由其在執行時負責關聯到具體的實體管理器例項。

@Transactional如何工作

要想確保宣告式事務正確工作，僅僅靠實現了EntityManager介面的持久化上下文（persistence context proxy ）代理並不行，這裡還需要介紹另外三個單獨的元件：

• EntityManager Proxy （實體管理器代理本身）
• Transactional Aspect（事務切面）
• Transaction Manager（事務管理器）

接下來，讓我們看下它們之間如何互動。

Transactional Aspect：事務切面

Transactional Aspect是一個”環繞”切面，具體實現類TransactionInterceptor，Transactional Aspect主要有兩個職責：

• 在“方法呼叫前”，切面提供一個hook point，用於確定要呼叫的業務方法加入當前正在進行的事務，還是新啟事務。
• 在“方法呼叫後”，由切面決定事務動作：提交，回滾或繼續執行。

在“方法呼叫前”，Transactional Aspect本身不包含任何決策邏輯，新啟事務的動作將委託給Transaction Manager。

Transaction Manager

Transaction Manager需要負責以下兩個邏輯：

• 是否需要建立新的Entity Manager例項
• 是否需要新啟新的資料庫事務

所有這些都會在Transactional Aspect ‘執行前’被確定，Transaction Manager將基於以下情況確認接下來的動作：

• 是否已有正在進行的事務
• 事務方法的傳播屬性

一旦確認需要建立新的資料庫事務，那麼Transaction Manager將執行以下動作：

• 建立新的Entity Manager例項
• 將建立的Entity Manager例項與當前執行緒繫結
• 從資料庫連線池中獲取資料庫連線
• 將獲取的資料庫連線與當前執行緒繫結

EntityManager例項和資料庫連線都會以ThreadLocal變數的方式與當前執行緒繫結。當事務執行時，他們會被儲存在當前執行緒中，並且由Transaction Manager負責清理。當然，如果需要獲取當前的執行緒的Entity Manager和資料庫連線，是需要通過EntityManager proxy來獲取。

EntityManager Proxy（Entity Manager 代理）

EntityManager代理是確保整個宣告事務機制正確執行的最後一個元件。假如，當業務方法呼叫entityManager.persist()，當前呼叫並不會直接呼叫EntityManager本身，而是呼叫EntityManager Proxy，由EntityManager Proxy負責從當前執行緒中獲取當前EntityManager例項物件（之前我們說的，EntityManager 會負責放置管理EntityManager的例項物件）。

例項驗證

接下來，我們來看下如何配置這三個元件，以使宣告式事務如何正確工作。

首先定義EntityManagerFactory，這樣EntityManager Proxy就可以通過@PersistenceContext實現注入。

@Configuration
public class EntityManagerFactoriesConfiguration {
    @Autowired
    private DataSource dataSource;

    @Bean(name = "entityManagerFactory")
    public LocalContainerEntityManagerFactoryBean emf() {
        LocalContainerEntityManagerFactoryBean emf = ...
        emf.setDataSource(dataSource);
        emf.setPackagesToScan(new String[] {"your.package"});
        emf.setJpaVendorAdapter(
        new HibernateJpaVendorAdapter());
        return emf;
   }
}

接下來，在@Transactional註解類中配置Transaction Manager以及應用Transactional Aspect

@Configuration
@EnableTransactionManagement
public class TransactionManagersConfig {
    @Autowired
    EntityManagerFactory emf;
    @Autowired
    private DataSource dataSource;

    @Bean(name = "transactionManager")
    public PlatformTransactionManager transactionManager() {
        JpaTransactionManager tm = new JpaTransactionManager();
        tm.setEntityManagerFactory(emf);
        tm.setDataSource(dataSource);
        return tm;
    }
}

新增@EnableTransactionManagement註解的目的是告訴Spring，凡是帶有@Transactional註解的類都要被Transactional Aspect切面環繞。有了這個，@Transactional就可以正常工作了。

結論

Spring宣告式事務管理機制非常強大，但它容易誤用或錯誤配置。深入瞭解其工作機制對於後續我們解決問題時非常重要，但總結起來需要我們注意兩個概念：資料庫事務和持久化上下文：

• Persistence Context：持久化上下文
• Database Transaction：資料庫事務

https://dzone.com/articles/how-does-spring-transactional