用Java輕鬆完成一個分散式事務TCC，保姆級教程

葉東富發表於2021-09-26
Java分散式

什麼是TCC，TCC是Try、Confirm、Cancel三個詞語的縮寫，最早是由 Pat Helland 於 2007 年發表的一篇名為《Life beyond Distributed Transactions:an Apostate’s Opinion》的論文提出。

TCC組成

TCC分為3個階段

  • Try 階段：嘗試執行，完成所有業務檢查（一致性）, 預留必須業務資源（準隔離性）
  • Confirm 階段：如果所有分支的Try都成功了，則走到Confirm階段。Confirm真正執行業務，不作任何業務檢查，只使用 Try 階段預留的業務資源
  • Cancel 階段：如果所有分支的Try有一個失敗了，則走到Cancel階段。Cancel釋放 Try 階段預留的業務資源。

TCC分散式事務裡，有3個角色，與經典的XA分散式事務一樣：

  • AP/應用程式，發起全域性事務，定義全域性事務包含哪些事務分支
  • RM/資源管理器，負責分支事務各項資源的管理
  • TM/事務管理器，負責協調全域性事務的正確執行，包括Confirm，Cancel的執行，並處理網路異常

如果我們要進行一個類似於銀行跨行轉賬的業務，轉出（TransOut）和轉入（TransIn）分別在不同的微服務裡，一個成功完成的TCC事務典型的時序圖如下：

image.png

TCC實踐

下面我們進行一個TCC事務的具體開發

我們的例子使用的分散式事務框架為dtm，它對分散式事務的支援非常優雅。下面來詳細講解TCC的組成

下面我們來編寫具體的Try/Confirm/Cancel的處理函式

@RequestMapping("TransOutTry")
    public Map<String, String> TransOutTry() {
        logger.info("TransOutTry");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "SUCCESS");
        return result;
    }

    @RequestMapping("TransOutConfirm")
    public Map<String, String> TransOutConfirm(HttpServerResponse response) {
        logger.info("TransOutConfirm");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "SUCCESS");
        return result;
    }

    @RequestMapping("TransOutCancel")
    public Map<String, String> TransOutCancel() {
        logger.info("TransOutCancel");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "SUCCESS");
        return result;
    }

    @RequestMapping("TransInTry")
    public Map<String, String> TransInTry() {
        logger.info("TransInTry");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "SUCCESS");
        return result;
    }

    @RequestMapping("TransInConfirm")
    public Map<String, String> TransInConfirm() {
        logger.info("TransInConfirm");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "SUCCESS");
        return result;
    }

    @RequestMapping("TransInCancel")
    public Map<String, String> TransInCancel() {
        logger.info("TransInCancel");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "SUCCESS");
        return result;
    }

到此各個子事務的處理函式已經OK了，然後是開啟TCC事務，進行分支呼叫

       @RequestMapping("fireTcc")
    public String fireTcc() {
        Function<Tcc, Boolean> function = TccController::tccTrans;
        return tcc.tccGlobalTransaction(function);
    }

    public static Boolean tccTrans(Tcc tcc) {
        try {
            boolean a = tcc.callBranch("", svc + "/TransOutTry", svc + "/TransOutConfirm", svc + "/TransOutCancel");
            boolean b = tcc.callBranch("", svc + "/TransInTry", svc + "/TransInConfirm", svc + "/TransInCancel");
            return a && b;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return false;
    }

至此，一個完整的TCC分散式事務編寫完成。

如果您想要完整執行一個成功的示例，那麼參考這個例子yedf/dtmcli-java-sample，將它執行起來非常簡單

# 部署啟動dtm
# 需要docker版本18以上
git clone https://github.com/yedf/dtm
cd dtm
docker-compose up

# 另起一個命令列
git clone https://github.com/yedf/dtmcli-java-sample.git
cd dtmcli-java-sample
# 編譯執行例子 main/src/main/java/com/github/viticis/dtmclijavaexamples/DtmcliJavaSampleApplication

TCC的回滾

假如銀行將金額準備轉入使用者2時，發現使用者2的賬戶異常，返回失敗，會怎麼樣？我們可以讓TransIn返回失敗來模擬這種情況

    @RequestMapping("TransInTry")
    public Map<String, String> TransInTry() {
        logger.info("TransInTry");
        Map<String, String> result = new HashMap<>();
        result.put("dtm_result", "FAILURE");
        return result;
    }

我們給出事務失敗互動的時序圖

image.png

這個跟成功的TCC差別就在於，當某個子事務返回失敗後，後續就回滾全域性事務，呼叫各個子事務的Cancel操作，保證全域性事務全部回滾。

在TCC事務模式上，有不少的讀者會問，如果Confirm/Cancel失敗會怎麼樣？這是一個好問題，代表您正在深入思考TCC事務模式。第一種情況是臨時失敗，例如網路故障、應用或資料庫當機，這類錯誤進行重試，最後會返回成功；另一種情況為業務失敗，按照TCC的協議，第一階段鎖定資源，保證足夠的資源能夠讓Confirm/Cancel執行，也就是說，程式邏輯上，Confirm/Cancel是不允許返回業務失敗的，如果出現業務失敗，那麼是bug，需要開發人員手動修復bug。

小結

在這篇文章裡，我們介紹了TCC的理論知識，也通過一個例子，完整給出了編寫一個TCC事務的過程，涵蓋了正常成功完成，以及成功回滾的情況。相信讀者通過這邊文章，對TCC已經有了深入的理解。

關於分散式事務更多更全面的知識，請參考《分散式事務最經典的七種解決方案》

文中使用的例子節選自yedf/dtm，它支援多種事務模式：TCC、SAGA、XA、事務訊息 跨語言支援，已支援 golang、python、Java、PHP、nodejs等語言的客戶端，參考各語言SDK。提供子事務屏障功能，優雅解決冪等、懸掛、空補償等問題。

閱讀完此篇乾貨，歡迎大家訪問https://github.com/yedf/dtm專案，給顆星星支援！

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