Spring事务用法示例与实现原理

关于，简单来说，就是为了保证数据完整性而存在的一种工具，其主要有四大特性：原子性，一致性，隔离性和持久性。对于spring事务，其最终还是在数据库层面实现的，而spring只是以一种比较优雅的方式对其进行封装支持。本文首先会通过一个简单的示例来讲解spring事务是如何使用的，然后会讲解spring是如何解析xml中的标签，并对事务进行支持的。

1. 使用示例

       关于事务最简单的示例，就是其一致性，比如在整个事务执行过程中，如果任何一个位置报错了，那么都会导致事务回滚，回滚之后数据的状态将和事务执行之前完全一致。这里我们以用户数据为例，在插入用户数据的时候，如果程序报错了，那么插入的动作就会回滚。如下是用户的实体：

public class user {
  private long id;
  private string name;
  private int age;
  
  // getter, setter...
}

如下是模拟插入用户数据的业务代码：

public interface userservice {
  void insert(user user);
}

@service
@transactional
public class userserviceimpl implements userservice {
  @autowired
  private jdbctemplate jdbctemplate;

  @override
  public void insert(user user) {
    jdbctemplate.update("insert into user (name, age) value (?, ?)", 
        user.getname(), user.getage());
  }
}

在进行事务支持时，spring只需要使用者在需要事务支持的bean上使用@transactional注解即可，如果需要修改事务的隔离级别和传播特性的属性，则使用该注解中的属性进行指定。这里默认的隔离级别与各个数据库一致，比如mysql是repeatable read，而传播特性默认则为propagation.required，即只需要当前操作具有事务即可。如下是xml文件的配置：

<bean id="datasource" class="org.apache.commons.dbcp.basicdatasource" destroy-method="close">
    <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost/test?useunicode=true"/>
    <property name="driverclassname" value="com.mysql.jdbc.driver"/>
    <property name="username" value="****"/>
    <property name="password" value="******"/>
</bean>

<bean id="jdbctemplate" class="org.springframework.jdbc.core.jdbctemplate">
    <property name="datasource" ref="datasource"/>
</bean>

<bean id="transactionmanager" class="org.springframework.jdbc.datasource.datasourcetransactionmanager">
    <property name="datasource" ref="datasource"/>
</bean>

<context:component-scan base-package="com.transaction"/>
<tx:annotation-driven/>

上述数据库配置用户按照各自的设置进行配置即可。可以看到，这里对于数据库的配置，主要包括四个方面：

• datasource配置：设置当前应用所需要连接的数据库，包括链接，用户名，密码等；
• jdbctemplate声明：封装了客户端调用数据库的方式，用户可以使用其他的方式，比如jparepository，mybatis等等；
• transactionmanager配置：指定了事务的管理方式，这里使用的是datasourcetransactionmanager，对于不同的链接方式，也可以进行不同的配置，比如对于jparepository使用jpatransactionmanager，对于hibernate，使用hibernatetransactionmanager；
• tx:annotation-driven：主要用于事务驱动，其会通过aop的方式声明一个为事务支持的advisor，通过该advisor和事务的相关配置进行事务相关操作。

       按照上述配置，我们的事务功能即配置完成，如下是我们的驱动类程序：

public class transactionapp {
  @test
  public void testtransaction() {
    applicationcontext ac = new classpathxmlapplicationcontext("applicationcontext.xml");
    userservice userservice = ac.getbean(userservice.class);
    user user = getuser();
    userservice.insert(user);
  }

  private user getuser() {
    user user = new user();
    user.setname("mary");
    user.setage(27);
    return user;
  }
}

运行上述程序之后，可以看到数据库中成功新增了一条数据。这里如果我们将业务代码的插入语句之后手动抛出一个异常，那么，理论上插入语句是会回滚的。如下是修改后的service代码：

@service
@transactional
public class userserviceimpl implements userservice {
  @autowired
  private jdbctemplate jdbctemplate;

  @override
  public void insert(user user) {
    jdbctemplate.update("insert into user (name, age) value (?, ?)", 
        user.getname(), user.getage());
    throw new runtimeexception();
  }
}

这里我们手动抛出了一个runtimeexception，再次运行上述程序之后我们发现数据库中是没有新增的数据的，这说明我们的事务在程序出错后是能够保证数据一致性的。

2. 标签解析

       关于事务的实现原理，我们首先讲解spring是如何解析标签，并且封装相关bean的，后面我们会深入讲解spring是如何封装数据库事务的。

       根据上面的示例，我们发现，其主要有三个部分：datasource，transactionmanager和tx:annotation-driven标签。这里前面两个部分主要是声明了两个bean，分别用于数据库连接的管理和事务的管理，而tx:annotation-driven才是spring事务的驱动。根据本人前面对spring自定义标签的讲解（spring自定义标签解析与实现），可以知道，这里tx:annotation-driven是一个自定义标签，我们根据其命名空间（www.springframework.org/schema/tx）在全局范围内搜索，可以找到其处理器指定文件spring.handlers，该文件内容如下：

http\://www.springframework.org/schema/tx=org.springframework.transaction.config.txnamespacehandler

这里也就是说tx:annotation-driven标签的解析在txnamespacehandler中，我们继续打开该文件可以看到起init()方法如下：

@override
public void init() {
    registerbeandefinitionparser("advice", new txadvicebeandefinitionparser());
    registerbeandefinitionparser("annotation-driven", 
        new annotationdrivenbeandefinitionparser());
    registerbeandefinitionparser("jta-transaction-manager", 
        new jtatransactionmanagerbeandefinitionparser());
}

可以看到，这里的annotation-driven是在annotationdrivenbeandefinitionparser中进行处理的，其parse()方法就是解析标签，并且注册相关bean的方法，如下是该方法的实现：

public beandefinition parse(element element, parsercontext parsercontext) {
    // 注册事务相关的监听器，如果某个方法标注了transactionaleventlistener注解，
    // 那么该方法就是一个事务事件触发方法，即发生某种事务事件后，将会根据该注解的设置，回调指定
    // 类型的方法。常见的事务事件有：事务执行前和事务完成(包括报错后的完成)后的事件。
    registertransactionaleventlistenerfactory(parsercontext);
    string mode = element.getattribute("mode");
    // 获取当前事务驱动程序的模式，如果使用了aspectj模式，则会注册一个annotationtransactionaspect
    // 类型的bean，用户可以以aspectj的方式使用该bean对事务进行更多的配置
    if ("aspectj".equals(mode)) {
        registertransactionaspect(element, parsercontext);
    } else {
        // 一般使用的是当前这种方式，这种方式将会在spring中注册三个bean，分别是
        // annotationtransactionattributesource，transactioninterceptor
        // 和beanfactorytransactionattributesourceadvisor，并通过aop的方式实现事务
        aopautoproxyconfigurer.configureautoproxycreator(element, parsercontext);
    }
    return null;
}

可以看到，对于事务的驱动，这里主要做了两件事：①注册事务相关的事件触发器，这些触发器由用户自行提供，在事务进行提交或事务完成时会触发相应的方法；②判断当前事务驱动的模式，有默认模式和aspectj模式，对于aspectj模式，spring会注册一个annotationtransactionaspect类型的bean，用于用户使用更亲近于aspectj的方式进行事务处理；对于默认模式，这里主要是声明了三个bean，最终通过aop的方式进行事务切入。下面我们看一下spring是如何注册这三个bean的，如下是aopautoproxyconfigurer.configureautoproxycreator的源码：

public static void configureautoproxycreator(element element, 
        parsercontext parsercontext) {
    // 这个方法主要是在当前beanfactory中注册infrastructureadvisorautoproxycreator这个
    // bean，这个bean继承了abstractadvisorautoproxycreator，也就是其实现原理与我们前面
    // 讲解的spring aop的实现原理几乎一致
    aopnamespaceutils.registerautoproxycreatorifnecessary(parsercontext, element);

    // 这里的txadvisorbeanname就是我们最终要注册的bean，其类型就是下面注册的
    // beanfactorytransactionattributesourceadvisor，可以看到，其本质是一个
    // advisor类型的对象，因而spring aop会将其作为一个切面织入到指定的bean中
    string txadvisorbeanname = transactionmanagementconfigutils
        .transaction_advisor_bean_name;
    // 如果当前beanfactory中已经存在了目标bean，则不进行注册
    if (!parsercontext.getregistry().containsbeandefinition(txadvisorbeanname)) {
        object elesource = parsercontext.extractsource(element);
        // 注册annotationtransactionattributesource，这个bean的主要作用是封装
        // @transactional注解中声明的各个属性
        rootbeandefinition sourcedef = new rootbeandefinition(
       "org.springframework.transaction.annotation.annotationtransactionattributesource");
        sourcedef.setsource(elesource);
        sourcedef.setrole(beandefinition.role_infrastructure);
        string sourcename = parsercontext.getreadercontext()
            .registerwithgeneratedname(sourcedef);

        // 注册transactioninterceptor类型的bean，并且将上面的封装属性的bean设置为其一个属性。
        // 这个bean本质上是一个advice(可查看其继承结构)，spring aop使用advisor封装实现切面
        // 逻辑织入所需的所有属性，但真正的切面逻辑却是保存在其advice属性中的，也就是说这里的
        // transactioninterceptor才是真正封装了事务切面逻辑的bean
        rootbeandefinition interceptordef = 
            new rootbeandefinition(transactioninterceptor.class);
        interceptordef.setsource(elesource);
        interceptordef.setrole(beandefinition.role_infrastructure);
        registertransactionmanager(element, interceptordef);
        interceptordef.getpropertyvalues().add("transactionattributesource", 
            new runtimebeanreference(sourcename));
        string interceptorname = parsercontext.getreadercontext()
            .registerwithgeneratedname(interceptordef);

        // 注册beanfactorytransactionattributesourceadvisor类型的bean，这个bean实现了
        // advisor接口，实际上就是封装了当前需要织入的切面的所有所需的属性
        rootbeandefinition advisordef = 
            new rootbeandefinition(beanfactorytransactionattributesourceadvisor.class);
        advisordef.setsource(elesource);
        advisordef.setrole(beandefinition.role_infrastructure);
        advisordef.getpropertyvalues().add("transactionattributesource", 
            new runtimebeanreference(sourcename));
        advisordef.getpropertyvalues().add("advicebeanname", interceptorname);
        if (element.hasattribute("order")) {
            advisordef.getpropertyvalues().add("order", element.getattribute("order"));
        }
        parsercontext.getregistry().registerbeandefinition(txadvisorbeanname, advisordef);

        // 将需要注册的bean封装到compositecomponentdefinition中，并且进行注册
        compositecomponentdefinition compositedef = 
            new compositecomponentdefinition(element.gettagname(), elesource);
        compositedef.addnestedcomponent(
            new beancomponentdefinition(sourcedef, sourcename));
        compositedef.addnestedcomponent(
            new beancomponentdefinition(interceptordef, interceptorname));
        compositedef.addnestedcomponent(
            new beancomponentdefinition(advisordef, txadvisorbeanname));
        parsercontext.registercomponent(compositedef);
    }
}

如此，spring事务相关的标签即解析完成，这里主要是声明了一个beanfactorytransactionattributesourceadvisor类型的bean到beanfactory中，其实际为advisor类型，这也是spring事务能够通过aop实现事务的根本原因。

3. 实现原理

       关于spring事务的实现原理，这里需要抓住的就是，其是使用aop实现的，我们知道，aop在进行解析的时候，最终会生成一个adivsor对象，这个advisor对象中封装了切面织入所需要的所有信息，其中就包括最重要的两个部分就是pointcut和adivce属性。这里pointcut用于判断目标bean是否需要织入当前切面逻辑；advice则封装了需要织入的切面逻辑。如下是这三个部分的简要关系图：

同样的，对于spring事务，其既然是使用spring aop实现的，那么也同样会有这三个成员。我们这里我们只看到了注册的advisor和advice（即beanfactorytransactionattributesourceadvisor和transactioninterceptor），那么pointcut在哪里呢？这里我们查看beanfactorytransactionattributesourceadvisor的源码可以发现，其内部声明了一个transactionattributesourcepointcut类型的属性，并且直接在内部进行了实现，这就是我们需要找的pointcut。这里这三个对象对应的关系如下：

这样，用于实现spring事务的advisor，pointcut以及advice都已经找到了。关于这三个类的具体作用，我们这里进行整体的上的讲解，后面我们将会深入其内部讲解其是如何进行bean的过滤以及事务逻辑的织入的。

• beanfactorytransactionattributesourceadvisor：封装了实现事务所需的所有属性，包括pointcut，advice，transactionmanager以及一些其他的在transactional注解中声明的属性；
• transactionattributesourcepointcut：用于判断哪些bean需要织入当前的事务逻辑。这里可想而知，其判断的基本逻辑就是判断其方法或类声明上有没有使用@transactional注解，如果使用了就是需要织入事务逻辑的bean;
• transactioninterceptor：这个bean本质上是一个advice，其封装了当前需要织入目标bean的切面逻辑，也就是spring事务是如果借助于数据库事务来实现对目标方法的环绕的。

4. 小结

       本文首先通过一个简单的例子讲解了spring事务是如何使用的，然后讲解了spring事务进行标签解析的时候做了哪些工作，最后讲解了spring事务是如何与spring aop进行一一对应的，并且是如何通过spring aop实现将事务逻辑织入目标bean的。

 

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