Spring事物入門簡介及AOP陷阱分析

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一、事務的定義

事務（Transaction），是指訪問並可能更新資料庫中各種資料項的一個程式執行單元(unit)，是恢復和併發控制的基本單位。

事務的產生,其實是為了當應用程式訪問資料庫的時候,事務能夠簡化我們的程式設計模型,不需要我們去考慮各種各樣的潛在錯誤和併發問題.

二、事務的屬性

事務具有4個屬性，簡稱 ACID

	屬性	說明
Atomicity	原子性	一個事務是一個不可分割的工作單位，事務中包括的操作要麼都做，要麼都不做。
Consistency	一致性	事務執行的結果必須是使資料庫從一個一致性狀態c0變到另一個一致性狀態c1
Isolation	隔離性	一個事務的執行不能被其他事務干擾。即一個事務內部的操作及使用的資料對併發的其他事務是隔離的，併發執行的各個事務之間不能互相干擾。
Durability	永續性	指一個事務一旦提交，它對資料庫中資料的改變就應該是永久性的。接下來的其他操作或故障不應該對其有任何影響。

三、Spring 事務的隔離級別

當多個執行緒都開啟事務運算元據庫中的資料時，資料庫系統要能進行隔離操作，以保證各個執行緒獲取資料的準確性。

在介紹資料庫提供的各種隔離級別之前，我們先看看如果不考慮事務的隔離性，會發生的幾種問題

3.1 隔離級別引出的問題

3.1.1 髒讀

是指在沒有隔離的情況下，一個事務讀取了另外一個事務已修改但未提交（有可能回滾也有可能繼續修改）的緩衝區資料。

3.1.2 不可重複讀

資料庫中的某項資料在一個事務多次讀取，但是在多次讀取期間，其他事務對其有修改並提交，導致返回值不同，這就發生了不可重複讀。

不可重複讀側重修改。

3.1.3 幻讀

幻讀和不可重複讀相似。當一個事務（T1）讀取幾行記錄後（事務並沒有結束），另一個併發事務（T2）插入了一些記錄時，幻讀就發生了。在後來的查詢中，第一個事務（T1）就會發現一些原來沒有的額外記錄。

幻讀側重新增或者刪除。

3.2 隔離級別

在理想狀態下，事務之間將完全隔離（即下表中的 Isolation.SERIALIZABLE ），從而可以防止這些問題發生。

然而，完全隔離會影響效能，因為隔離經常涉及到鎖定在資料庫中的記錄（甚至有時是鎖表）。

完全隔離要求事務相互等待來完成工作，會阻礙併發。因此，可以根據業務場景選擇不同的隔離級別。

隔離級別	含義
Isolation.DEFAULT	使用後端資料庫預設的隔離級別
Isolation.READ_UNCOMMITTED	允許讀取尚未提交的更改。可能導致髒讀、幻讀或不可重複讀。
Isolation.READ_COMMITTED	（Oracle 預設級別）允許從已經提交的併發事務讀取。可防止髒讀，但幻讀和不可重複讀仍可能會發生。
Isolation.REPEATABLE_READ	（MYSQL預設級別）對相同欄位的多次讀取的結果是一致的，除非資料被當前事務本身改變。可防止髒讀和不可重複讀，但幻讀仍可能發生。
Isolation.SERIALIZABLE	完全服從ACID的隔離級別，確保不發生髒讀、不可重複讀和幻讀。這在所有隔離級別中也是最慢的，因為它通常是通過完全鎖定當前事務所涉及的資料表來完成的。

四、Spring 事務的傳播機制

Spring 事務的傳播機制描述了在巢狀事務當中，當前事務與外部事務（最近的那個，有可能沒有）的繼承關係。

比如一個事務方法裡面呼叫了另外一個事務方法，那麼兩個方法是各自作為獨立的方法提交還是內層的事務合併到外層的事務一起提交，這就是需要事務傳播機制的配置來確定怎麼樣執行。

Spring 事務的傳播有如下機制

型別	描述
PROPAGATION_REQUIRED	Spring預設的傳播機制，能滿足絕大部分業務需求，如果外層有事務，則當前事務加入到外層事務，一塊提交，一塊回滾。如果外層沒有事務，新建一個事務執行
PROPAGATION_REQUES_NEW	該事務傳播機制是每次都會新開啟一個事務，同時把外層事務掛起，噹噹前事務執行完畢，恢復上層事務的執行。如果外層沒有事務，執行當前新開啟的事務即可
PROPAGATION_SUPPORT	如果外層有事務，則加入外層事務，如果外層沒有事務，則直接使用非事務方式執行。完全依賴外層的事務
PROPAGATION_NOT_SUPPORT	該傳播機制不支援事務，如果外層存在事務則掛起，執行完當前程式碼，則恢復外層事務，無論是否異常都不會回滾當前的程式碼
PROPAGATION_NEVER	該傳播機制不支援外層事務，即如果外層有事務就丟擲異常
PROPAGATION_MANDATORY	與NEVER相反，如果外層沒有事務，則丟擲異常
PROPAGATION_NESTED	該傳播機制的特點是可以儲存狀態儲存點，當前事務回滾到某一個點，從而避免所有的巢狀事務都回滾，即各自回滾各自的，如果子事務沒有把異常吃掉，基本還是會引起全部回滾的。

五、Spring 事務的應用（宣告式）

Spring 宣告式事務是指依託註解 @Transactional 和 AOP 功能，在其方法兩端新增事務的操作，實現對被註解修飾方法的增強。

5.1 事務只讀

從事務開始（時間點a）到這個事務結束的過程中，其他事務所提交的資料，該事務將看不見！（查詢中不會出現別人在時間點a之後提交的資料）。

事務只讀只適用於 當傳播機制為 PROPAGATION_REQUIRED,PROPAGATION_REQUES_NEW 的情況

5.1.1 應用場景

在諸如統計查詢、報表查詢的過程當中，需要多次查詢，為了避免在查詢過程當中對剩餘查詢資料的修改，保證資料整體在某一時刻的一致性，需要使用只讀事務。

5.1.2 使用方式

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES, readOnly = true)
public List<Product> findAllProducts() {
    return this.productDao.findAllProducts();
}

5.2 事務回滾

在事務註解 @Transactional 中指定了某個異常後，捕獲到事務方法丟擲了該異常或者其子類異常，會造成事務回滾。預設當捕獲到方法丟擲的 RuntimeException 異常後，事務就會回滾。還可以設定當出現某異常時候不回滾，即使是執行時異常

5.2.1 使用方式

// 回滾Exception型別異常
@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void test1() throws Exception {
    // ..
}

// 回滾自定義型別異常
@Transactional(rollbackForClassName = "org.transaction.demo.CustomException")
public void test2() throws Exception {
    // ..
}

// 不回滾自定義型別異常
@Transactional(noRollbackFor = CustomException.class)
public void test3() throws Exception {
    // ..
}

5.3 事務超時

如果一個事務長時間佔用資料庫連線，會導致服務等待從而引起服務雪崩效應，所以設定一個合理的超時時間，是必要的。預設不超時。事務超時會引起事務回滾。

事務超時只適用於 當傳播機制為 PROPAGATION_REQUIRED,PROPAGATION_REQUES_NEW 的情況

5.3.1 使用方式

//設定事務超時時間，單位秒
@Transactional(timeout = 5)
public void test() {
    // ..
}

5.4 事務傳播機制的使用方式

//每次外層事務呼叫都會開啟一個新事務
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void test() {
    // ..
}

5.5 事務隔離機制的使用方式

指定事務隔離機制只適用於 當傳播機制為 PROPAGATION_REQUIRED,PROPAGATION_REQUES_NEW 的情況

//設定事務隔離級別為序列
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE))
public void test() {
    // ..
}

六、Spring 宣告式事務的 AOP 陷阱

總所周知，宣告式事務依託 AOP 功能實現對事務方法的增強，而 AOP 底層則是代理，存在代理陷阱。

6.1 AOP 代理陷阱復現

    @Transactional(rollbackFor = RuntimeException.class)
    public void insertUser(User user) {
        userMapper.insertUser(user);
        throw new RuntimeException("");
    }
    
    /**
     * 內部呼叫新增方法
     */
    public void insertMale(User user) {
        user.setGender("male");
        this.insertUser(user);
    }

當外部方法直接呼叫 insertMale(user) 的時候，事務並不會生效。

6.2 原因分析

AOP使用的是動態代理的機制，它會給類生成一個代理類，事務的相關操作都在代理類上完成。內部呼叫使用的是例項呼叫，並沒有通過代理類呼叫方法，所以會導致事務失效。

6.2.1 虛擬碼

• 代理類

    public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
        //代理之前做增強
        System.out.println("代理之前...");
        //根據需要新增事務處理邏輯
        ...
        //呼叫原有方法 insertMale
        Object obj = method.invoke(object, args);
        //做增強
        System.out.println("代理之後...");
        //根據需要新增事務處理邏輯
        ...
        return obj;
    }

當執行 insertMale() 方法時，因為沒有事務註解，所以沒有新增事務處理邏輯，所以直接呼叫了目標類的 insertMale() 方法。

• 目標類執行情況

    public void insertMale(User user) {
        user.setGender("male");
        //這裡的 this 指向了目標類而不是代理類
        //所以及時下面的方法新增了事務註解，但是並沒有除法增強實現，事務也還是不生效的
        this.insertUser(user);
    }

6.3 解決方案

6.3.1 注入自身

利用Spring可以迴圈依賴來解決問題

@Service
public class TestService {
    @Autowired
    private TestService testService;

    @Transactional(rollbackFor = RuntimeException.class)
    public void insertUser(User user) {
        userMapper.insertUser(user);
        throw new RuntimeException("");
    }
    
    /**
     * 內部呼叫新增方法
     */
    public void insertMale(User user) {
        user.setGender("male");
        //這裡使用 欄位 testService 呼叫事務方法
        testService.insertUser(user);
    }
}

6.3.2 使用 ApplicationContext 獲取目標類

注入 Spring 上下文 ApplicationContex, 然後獲取到 目標 bean, 再呼叫事務方法

@Service
public class TestService {
    @Autowired
    private ApplicationContext applicationContext;

    @Transactional(rollbackFor = RuntimeException.class)
    public void insertUser(User user) {
        userMapper.insertUser(user);
        throw new RuntimeException("");
    }
    
    /**
     * 內部呼叫新增方法
     */
    public void insertMale(User user) {
        user.setGender("male");
        //這裡使用上下文獲取目標類例項
        TestService testService = applicationContext.getBean(TestService.class);
        testService.insertUser(user);
    }
}

6.3.3 使用 AopContext

Aop 上下文采用 ThreadLocal 儲存了代理物件，可以使用 Aop 上下文來進行目標方法的呼叫。

使用時候要在啟動類上新增 exposeProxy = true 配置

• 配置

@SpringBootApplication
//配置：匯出代理物件到AOP上下文
@EnableAspectJAutoProxy(exposeProxy = true)
public class DemoApplication {
}

• 使用

public class TestService {

    @Transactional(rollbackFor = RuntimeException.class)
    public void insertUser(User user) {
        userMapper.insertUser(user);
        throw new RuntimeException("");
    }
    
    /**
     * 內部呼叫新增方法
     */
    public void insertMale(User user) {
        user.setGender("male");
        //使用AOP上下文獲取目標代理類
        TestService testService = (TestService) AopContext.currentProxy();
        testService.insertUser(user);
    }
}