事務，對於大家來說可能並不陌生，比如資料庫事務、分散式事務，那麼Kafka中的事務是什麼樣子的呢？
在說Kafka的事務之前，先要說一下Kafka中冪等的實現。冪等和事務是Kafka 0.11.0.0版本引入的兩個特性，以此來實現EOS（exactly once semantics，精確一次處理語義）。
冪等，簡單地說就是對介面的多次呼叫所產生的結果和呼叫一次是一致的。生產者在進行重試的時候有可能會重複寫入訊息，而使用Kafka的冪等性功能之後就可以避免這種情況。
開啟冪等性功能的方式很簡單，只需要顯式地將生產者客戶端引數enable.idempotence設定為true即可（這個引數的預設值為false）。
Kafka是如何具體實現冪等的呢？Kafka為此引入了producer id（以下簡稱PID）和序列號（sequence number）這兩個概念。每個新的生產者例項在初始化的時候都會被分配一個PID，這個PID對使用者而言是完全透明的。
對於每個PID，訊息傳送到的每一個分割槽都有對應的序列號，這些序列號從0開始單調遞增。生產者每傳送一條訊息就會將對應的序列號的值加1。
broker端會在記憶體中為每一對維護一個序列號。對於收到的每一條訊息，只有當它的序列號的值（SN_new）比broker端中維護的對應的序列號的值（SN_old）大1（即SN_new = SN_old + 1）時，broker才會接收它。
如果SN_new< SN_old + 1，那麼說明訊息被重複寫入，broker可以直接將其丟棄。如果SN_new> SN_old + 1，那麼說明中間有資料尚未寫入，出現了亂序，暗示可能有訊息丟失，這個異常是一個嚴重的異常。
引入序列號來實現冪等也只是針對每一對而言的，也就是說，Kafka的冪等只能保證單個生產者會話（session）中單分割槽的冪等。冪等性不能跨多個分割槽運作，而事務可以彌補這個缺陷。
事務可以保證對多個分割槽寫入操作的原子性。操作的原子性是指多個操作要麼全部成功，要麼全部失敗，不存在部分成功、部分失敗的可能。
為了使用事務，應用程式必須提供唯一的transactionalId，這個transactionalId通過客戶端引數transactional.id來顯式設定。事務要求生產者開啟冪等特性，因此通過將transactional.id引數設定為非空從而開啟事務特性的同時需要將enable.idempotence設定為true（如果未顯式設定，則KafkaProducer預設會將它的值設定為true），如果使用者顯式地將enable.idempotence設定為false，則會報出ConfigException的異常。
transactionalId與PID一一對應，兩者之間所不同的是transactionalId由使用者顯式設定，而PID是由Kafka內部分配的。
另外，為了保證新的生產者啟動後具有相同transactionalId的舊生產者能夠立即失效，每個生產者通過transactionalId獲取PID的同時，還會獲取一個單調遞增的producer epoch。如果使用同一個transactionalId開啟兩個生產者，那麼前一個開啟的生產者會報錯。
從生產者的角度分析，通過事務，Kafka可以保證跨生產者會話的訊息冪等傳送，以及跨生產者會話的事務恢復。
前者表示具有相同transactionalId的新生產者例項被建立且工作的時候，舊的且擁有相同transactionalId的生產者例項將不再工作。
後者指當某個生產者例項當機後，新的生產者例項可以保證任何未完成的舊事務要麼被提交（Commit），要麼被中止（Abort），如此可以使新的生產者例項從一個正常的狀態開始工作。
KafkaProducer提供了5個與事務相關的方法，詳細如下：
void initTransactions();
void beginTransaction() throws ProducerFencedException;
void sendOffsetsToTransaction(Map<TopicPartition, OffsetAndMetadata> offsets,
String consumerGroupId)
throws ProducerFencedException;
void commitTransaction() throws ProducerFencedException;
void abortTransaction() throws ProducerFencedException;
複製程式碼initTransactions()方法用來初始化事務；beginTransaction()方法用來開啟事務；sendOffsetsToTransaction()方法為消費者提供在事務內的位移提交的操作；commitTransaction()方法用來提交事務；abortTransaction()方法用來中止事務，類似於事務回滾。
在消費端有一個引數isolation.level，與事務有著莫大的關聯，這個引數的預設值為“read_uncommitted”，意思是說消費端應用可以看到（消費到）未提交的事務，當然對於已提交的事務也是可見的。
這個引數還可以設定為“read_committed”，表示消費端應用不可以看到尚未提交的事務內的訊息。
舉個例子，如果生產者開啟事務並向某個分割槽值傳送3條訊息msg1、msg2和msg3，在執行commitTransaction()或abortTransaction()方法前，設定為“read_committed”的消費端應用是消費不到這些訊息的，不過在KafkaConsumer內部會快取這些訊息，直到生產者執行commitTransaction()方法之後它才能將這些訊息推送給消費端應用。反之，如果生產者執行了abortTransaction()方法，那麼KafkaConsumer會將這些快取的訊息丟棄而不推送給消費端應用。
日誌檔案中除了普通的訊息，還有一種訊息專門用來標誌一個事務的結束，它就是控制訊息（ControlBatch）。控制訊息一共有兩種型別：COMMIT和ABORT，分別用來表徵事務已經成功提交或已經被成功中止。
RecordBatch中attributes欄位的第6位用來標識當前訊息是否是控制訊息。如果是控制訊息，那麼這一位會置為1，否則會置為0，如上圖所示。
attributes欄位中的第5位用來標識當前訊息是否處於事務中，如果是事務中的訊息，那麼這一位置為1，否則置為0。由於控制訊息也處於事務中，所以attributes欄位的第5位和第6位都被置為1。
我們在上一篇Kafka科普系列中還講過LSO——《Kafka科普系列 | 什麼是LSO》，它與Kafka的事務有著密切的聯絡，看著下圖，你回憶起來了嘛。
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