Spring 源码学习(九) Transaction 事务

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Spring Transaction 事务的使用和实现原理

业务系统的数据，一般最后都会落入到数据库中，例如 MySQL、Oracle 等主流数据库，不可避免的，在数据更新时，有可能会遇到错误，这时需要将之前的数据更新操作撤回，避免错误数据。

Spring 的声明式事务能帮我们处理回滚操作，让我们不需要去关注数据库底层的事务操作，可以不用在出现异常情况下，在 try / catch / finaly 中手写回滚操作。

Spring 的事务保证程度比行业中其它技术（例如 TCC / 2PC / 3PC 等）稍弱一些，但使用 Spring 事务已经满足大部分场景，所以它的使用和配置规则也是值得学习的。

接下来一起学习 Spring 事务是如何使用以及实现原理吧。

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使用例子

1.创建数据库表

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create table test.user(
id int auto_increment	
primary key,
name varchar(20) null, age int(3) null)
engine=InnoDB charset=utf8;

2.创建对应数据库表的 PO

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public class JdbcUser {

	private Integer id;

	private String name;

	private Integer age;
	
	...(使用 ctrl + N 进行代码补全 setter 和 getter)
}

3.创建表与实体间的映射

在使用 JdbcTemplate 时很纠结，在 Java 类中写了很多硬编码 SQL，与 MyBatis 使用方法不一样，为了示例简单，使用了 JdbcTemplate，不过还是建议朋友们用 MyBatis，让代码风格整洁。

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public class UserRowMapper implements RowMapper {


	@Override
	public Object mapRow(ResultSet rs, int rowNum) throws SQLException {
		JdbcUser user = new JdbcUser();
		user.setId(rs.getInt("id"));
		user.setName(rs.getString("name"));
		user.setAge(rs.getInt("age"));
		return user;
	}
}

4.创建数据操作接口

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public interface UserDao {

	/**
	 * 插入
	 * @param user	用户信息
	 */
	void insertUser(JdbcUser user);

	/**
	 * 根据 id 进行删除
	 * @param id	主键
	 */
	void deleteById(Integer id);

	/**
	 * 查询
	 * @return	全部
	 */
	List<JdbcUser> selectAll();
}

5.创建数据操作接口实现类

跟书中例子不一样，没有在接口上加入事务注解，而是在公共方法上进行添加，可以在每个方法上自定义传播事件、隔离级别。

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public class UserJdbcTemplate implements UserDao {

	private DataSource dataSource;

	private JdbcTemplate jdbcTemplate;


	@Override
	@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
	public void insertUser(JdbcUser user) {
		String sql = "insert into user (id, name, age) values (?, ?, ?)";
		jdbcTemplate.update(sql, user.getId(), user.getName(), user.getAge());
		System.out.println("Create record : " + user.toString());
	}

	@Override
	@Transactional
	public void deleteById(Integer id) {
		String sql = "delete from user where id = ?";
		jdbcTemplate.update(sql, id);
		System.out.println("Delete record, id = " + id);
		// 事务测试，抛出异常，让上面的插入操作回滚
		throw new RuntimeException("aa");
	}


	@Override
	public List<JdbcUser> selectAll() {
		String sql = "select * from user";
		List<JdbcUser> users = jdbcTemplate.query(sql, new UserRowMapper());
		return users;
	}



	public void setDataSource(DataSource dataSource) {
		// 使用 setter 注入参数时，同时初始化 jdbcTemplate
		this.dataSource = dataSource;
		this.jdbcTemplate = new JdbcTemplate(dataSource);
	}

}

6.创建配置文件

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<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans"
	   xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
	   xmlns:tx="http://www.springframework.org/schema/tx"
	   xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans
	   http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans.xsd
	   http://www.springframework.org/schema/tx
	   http://www.springframework.org/schema/tx/spring-tx.xsd">

	<!-- 数据源 MySQL -->
	<bean id="dataSource" class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
		<property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
		<property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test?characterEncoding=utf8"/>
		<property name="username" value="root"/>
		<property name="password" value="12345678"/>
	</bean>

	<bean id="userJdbcTemplate" class="transaction.UserJdbcTemplate">
		<property name="dataSource" ref="dataSource"/>
	</bean>

	<!-- 开启事务，如果将这行去掉，将不会创建事务  -->
	<tx:annotation-driven/>
	<bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
		<property name="dataSource" ref="dataSource"/>
	</bean>
</beans>

7.添加依赖

记得添加数据库连接和 jdbc、tx 这两个 spring 模块的依赖

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optional(project(":spring-jdbc"))  // for Quartz support
optional(project(":spring-tx"))  // for Quartz support
compile group: 'mysql', name: 'mysql-connector-java', version: '5.1.6'

8.启动代码

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public class TransactionBootstrap {

	public static void main(String[] args) {
			ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("transaction/transaction.xml");
			UserJdbcTemplate jdbcTemplate = (UserJdbcTemplate) context.getBean("userJdbcTemplate");
			System.out.println("--- Records Creation start ----");
			JdbcUser user = new JdbcUser(4, "test", 21);
			jdbcTemplate.insertUser(user);
	}
}

通过上面的代码，我做了两个测试：

  1. 配置文件中，没开启事务。 也就是 <tx:annotation-driven/> 这一行被注释了，虽然我们执行的方法中抛出了 RuntimeExcepton，但是数据库中依旧被插入了数据。
  2. 配置文件中，开启事务。 将上面的注释去掉，删掉数据库中的记录，重新执行启动代码，发现数据没有被插入， 在程序抛出异常情况下，Spring 成功执行了事务，回滚了插入操作。

注解属性 @Transactional

具体位置在：org.springframework.transaction.annotation.Transactional

属性 类型 作用
value String 可选的限定描述符，指定使用的事务管理器
propagation 枚举：Propagation 可选的事务传播行为
isolation 枚举：Isolation 可选的事务隔离级别设置
readOnly boolean 设置读写或只读事务，默认是只读
rollbackFor Class 数组，必须继承自 Throwable 导致事务回滚的异常类数组
rollbackForClassName 类名称数组，必须继承自 Throwable 导致事务回滚的异常类名字数组
noRollbackFor Class 数组，必须继承自 Throwable 不会导致事务回滚的异常类数组
noRollbackForClassName 类名称数组，必须继承自 Throwable 不会导致事务回滚的异常类名字数组

事务的传播性 Propagation

  • REQUIRED

这是默认的传播属性，如果外部调用方有事务，将会加入到事务，没有的话新建一个。

  • PROPAGATION_SUPPORTS

如果当前存在事务，则加入到该事务；如果当前没有事务，则以非事务的方式继续运行。

  • PROPAGATION_NOT_SUPPORTED

以非事务方式运行，如果当前存在事务，则把当前事务挂起。

  • PROPAGATION_NEVER

以非事务方式运行，如果当前存在事务，则抛出异常。

事务的隔离性 Isolation

  • READ_UNCOMMITTED

最低级别，只能保证不读取
物理上损害的数据，允许脏读

  • READ_COMMITTED

只能读到已经提交的数据

  • REPEATABLE_READ

可重复读

  • SERIALIZABLE

串行化读，读写相互阻塞

这里只是简单描述了一下这两个主要属性，因为底层与数据库相关，可以看下我之前整理过的 MySQL锁机制

Spring 中实现逻辑

介绍完如何使用还有关键属性设定，本着知其然，知其所以然的学习精神，来了解代码是如何实现的吧。

解析

之前在解析自定义标签时提到，AOP 和 TX 都使用了自定义标签，按照我们上一篇 AOP 的学习，再来一遍解析自定义标签的套路：事务自定义标签。

定位到 TxNamespaceHandler 类的初始化方法：

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@Override
public void init() {
	registerBeanDefinitionParser("advice", new TxAdviceBeanDefinitionParser());
	// 使用 AnnotationDrivenBeanDefinitionParser 解析器，解析 annotation-driven 标签
	registerBeanDefinitionParser("annotation-driven", new AnnotationDrivenBeanDefinitionParser());
	registerBeanDefinitionParser("jta-transaction-manager", new JtaTransactionManagerBeanDefinitionParser());
}

根据上面的方法，Spring 在初始化时候，如果遇到诸如 <tx:annotation-driven> 开头的配置后，将会使用 AnnotationDrivenBeanDefinitionParser 解析器的 parse 方法进行解析。

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public BeanDefinition parse(Element element, ParserContext parserContext) {
	registerTransactionalEventListenerFactory(parserContext);
	String mode = element.getAttribute("mode");
	// AspectJ 另外处理
	if ("aspectj".equals(mode)) {
		// mode="aspectj"
		registerTransactionAspect(element, parserContext);
		if (ClassUtils.isPresent("javax.transaction.Transactional", getClass().getClassLoader())) {
			registerJtaTransactionAspect(element, parserContext);
		}
	}
	else {
		// mode="proxy"
		AopAutoProxyConfigurer.configureAutoProxyCreator(element, parserContext);
	}
	return null;
}

Spring 中的事务默认是以 AOP 为基础，如果需要使用 AspectJ 的方式进行事务切入，需要在 mode 属性中配置:

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<tx:annotation-driven mode="aspectj"/>

本篇笔记主要围绕着默认实现方式，动态 AOP 来学习，如果对于 AspectJ 实现感兴趣请查阅更多资料~

注册 InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator

与 AOP 一样，在解析时，会创建一个自动创建代理器，在事务 TX 模块中，使用的是 InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator。

首先来看，在默认配置情况下，AopAutoProxyConfigurer.configureAutoProxyCreator(element, parserContext) 做了什么操作：

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private static class AopAutoProxyConfigurer {
	public static void configureAutoProxyCreator(Element element, ParserContext parserContext) {
		// 注册 InfrastructureAdvisorAutoProxyCreator 自动创建代理器
		AopNamespaceUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element);
		// txAdvisorBeanName = org.springframework.transaction.config.internalTransactionAdvisor
		String txAdvisorBeanName = TransactionManagementConfigUtils.TRANSACTION_ADVISOR_BEAN_NAME;
		if (!parserContext.getRegistry().containsBeanDefinition(txAdvisorBeanName)) {
			Object eleSource = parserContext.extractSource(element);
			// Create the TransactionAttributeSource definition.
			// 创建 TransactionAttributeSource 的 bean
			RootBeanDefinition sourceDef = new RootBeanDefinition(
					"org.springframework.transaction.annotation.AnnotationTransactionAttributeSource");
			// 注册 bean，并使用 Spring 中的定义规则生成 beanName
			String sourceName = parserContext.getReaderContext().registerWithGeneratedName(sourceDef);
			// 创建 TransactionInterceptor 的 bean
			RootBeanDefinition interceptorDef = new RootBeanDefinition(TransactionInterceptor.class);
			interceptorDef.getPropertyValues().add("transactionAttributeSource", new RuntimeBeanReference(sourceName));
			String interceptorName = parserContext.getReaderContext().registerWithGeneratedName(interceptorDef);
			// 创建 TransactionAttributeSourceAdvisor 的 bean
			RootBeanDefinition advisorDef = new RootBeanDefinition(BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor.class);
			// 将 sourceName 的 bean 注入 advisor 的 transactionAttributeSource 属性中
			advisorDef.getPropertyValues().add("transactionAttributeSource", new RuntimeBeanReference(sourceName));
			// 将 interceptorName 的 bean 注入到 advisor 的 adviceBeanName 属性中
			advisorDef.getPropertyValues().add("adviceBeanName", interceptorName);
			if (element.hasAttribute("order")) {
				// 如果配置了 order 属性，则加入到 bean 中
				advisorDef.getPropertyValues().add("order", element.getAttribute("order"));
			}
			// 以 txAdvisorBeanName 名字注册 advisorDef
			parserContext.getRegistry().registerBeanDefinition(txAdvisorBeanName, advisorDef);
			// 创建 CompositeComponentDefinition
			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);
		}
	}
}

在这里注册了代理类和三个 bean，这三个关键 bean 支撑了整个事务功能，为了待会更好的理解这三者的关联关系，我们先来回顾下 AOP 的核心概念：

  1. Pointcut
    定义一个切点，可以在这个被拦截的方法前后进行切面逻辑。
  2. Advice
    用来定义拦截行为，在这里实现增强的逻辑，它是一个祖先接口 org.aopalliance.aop.Advice。还有其它继承接口，例如 MethodBeforeAdvice ，特定指方法执行前的增强。
  3. Advisor
    用来封装切面的所有信息，主要是上面两个，它用来充当 Advice 和 Pointcut 的适配器。

advisor_consist

回顾完 AOP 的概念后，继续来看下这三个关键 bean:

  • TransactionInterceptor: 实现了 Advice 接口，在这里定义了拦截行为。
  • AnnotationTransactionAttributeSource：封装了目标方法是否被拦截的逻辑，虽然没有实现 Pointcut 接口，但是在后面目标方法判断的时候，实际上还是委托给了 AnnotationTransactionAttributeSource.getTransactionAttributeSource，通过适配器模式，返回了 Pointcut 切点信息。
  • TransactionAttributeSourceAdvisor: 实现了 Advisor 接口，包装了上面两个信息。

这三个 bean 组成的结构与 AOP 切面环绕实现的结构一致，所以先学习 AOP 的实现，对事务的了解会有所帮助

接着看我们的自动创建代理器是如何创建的：

AopNamespaceUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element)

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public static void registerAutoProxyCreatorIfNecessary(
		ParserContext parserContext, Element sourceElement) {
	BeanDefinition beanDefinition = AopConfigUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(
			parserContext.getRegistry(), parserContext.extractSource(sourceElement));
	useClassProxyingIfNecessary(parserContext.getRegistry(), sourceElement);
	registerComponentIfNecessary(beanDefinition, parserContext);
}

private static void registerComponentIfNecessary(@Nullable BeanDefinition beanDefinition, ParserContext parserContext) {
	if (beanDefinition != null) {
	    // 注册的 beanName 是 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator
		parserContext.registerComponent(
				new BeanComponentDefinition(beanDefinition, AopConfigUtils.AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME));
	}
}

在这一步中，注册了一个 beanName 是 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator 的 bean：InfrastructureAdsivorAutoProxyCreator，下图是它的继承体系图：

infrastructrue_advisor_auto_proxy_creator_diagram

可以看到，它实现了 InstantiationAwareBeanPostProcessor 这个接口，也就是说在 Spring 容器中，所有 bean 实例化时，Spring 都会保证调用其 postProcessAfterInitialization 方法。

与上一篇介绍的 AOP 代理器一样，在实例化 bean 的时候，调用了代理器父类 AbstractAutoProxyCreator 的 postProcessAfterInitialization 方法：

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public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
	if (bean != null) {
		// 组装 key
		Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
		if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
			// 如果适合被代理，则需要封装指定的 bean
			return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
		}
	}
	return bean;
}

其中关于 wrapIfNecessory 方法，在上一篇 AOP 中已经详细讲过，这里讲下这个方法做了什么工作：

  1. 找出指定 bean 对应的增强器
  2. 根据找出的增强器创建代理

与创建 AOP 代理相似的过程就不再重复说，讲下它们的不同点：

判断目标方法是否适合 canApply

AopUtils#canApply(Advisor, Class<?>, boolean)

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public static boolean canApply(Advisor advisor, Class<?> targetClass, boolean hasIntroductions) {
	if (advisor instanceof IntroductionAdvisor) {
		return ((IntroductionAdvisor) advisor).getClassFilter().matches(targetClass);
	}
	else if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {
		PointcutAdvisor pca = (PointcutAdvisor) advisor;
		return canApply(pca.getPointcut(), targetClass, hasIntroductions);
	}
	else {
		// It doesn't have a pointcut so we assume it applies.
		return true;
	}
}

我们在前面看到，TransactionAttributeSourceAdvisor 的父类是 PointcutAdvisor，所以在目标方法判断的时候，会取出切点信息 pca.getPointcut()。

我们之前注入的切面类型 bean 是 AnnotationTransactionAttributeSource，通过下面的方法包装，最后返回对象类型是 TransactionAttributeSourcePointcut 的切点信息

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private final TransactionAttributeSourcePointcut pointcut = new TransactionAttributeSourcePointcut() {
	@Override
	@Nullable
	protected TransactionAttributeSource getTransactionAttributeSource() {
		// 实现父类的方法，在子类中进行了扩展，返回之前在标签注册时的AnnotationTransactionAttributeSource
		return transactionAttributeSource;
	}
};

匹配标签 match

在匹配 match 操作中，区别的是 AOP 识别的是 @Before 、@After，而我们的事务 TX 识别的是 @Transactional 标签。

判断是否是事务方法的入口方法在这：

org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttributeSourcePointcut#matches

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@Override
public boolean matches(Method method, Class<?> targetClass) {
	// 事务切点匹配的方法
	TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
	return (tas == null || tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) != null);
}

那它到底到哪一步解析事务注解的呢，继续跟踪代码，答案是：

AnnotationTransactionAttributeSource#determineTransactionAttribute

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protected TransactionAttribute determineTransactionAttribute(AnnotatedElement element) {
	for (TransactionAnnotationParser parser : this.annotationParsers) {
		TransactionAttribute attr = parser.parseTransactionAnnotation(element);
		if (attr != null) {
			return attr;
		}
	}
	return null;
}

在这一步中，遍历注册的注解解析器进行解析，由于我们关注的是事务解析，所以直接定位到事务注解的解析器：

SpringTransactionAnnotationParser#parseTransactionAnnotation(AnnotatedElement)

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public TransactionAttribute parseTransactionAnnotation(AnnotatedElement element) {
	// 解析事务注解的属性
	AnnotationAttributes attributes = AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotationAttributes(
			element, Transactional.class, false, false);
	if (attributes != null) {
		return parseTransactionAnnotation(attributes);
	}
	else {
		return null;
	}
}

首先判断是否含有 @Transactional 注解，如果有的话，才继续调用 parse 解析方法：

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protected TransactionAttribute parseTransactionAnnotation(AnnotationAttributes attributes) {
	RuleBasedTransactionAttribute rbta = new RuleBasedTransactionAttribute();
	// 注释 9.4 解析事务注解的每一个属性
	Propagation propagation = attributes.getEnum("propagation");
	rbta.setPropagationBehavior(propagation.value());
	Isolation isolation = attributes.getEnum("isolation");
	rbta.setIsolationLevel(isolation.value());
	rbta.setTimeout(attributes.getNumber("timeout").intValue());
	rbta.setReadOnly(attributes.getBoolean("readOnly"));
	rbta.setQualifier(attributes.getString("value"));
	List<RollbackRuleAttribute> rollbackRules = new ArrayList<>();
	for (Class<?> rbRule : attributes.getClassArray("rollbackFor")) {
		rollbackRules.add(new RollbackRuleAttribute(rbRule));
	}
	for (String rbRule : attributes.getStringArray("rollbackForClassName")) {
		rollbackRules.add(new RollbackRuleAttribute(rbRule));
	}
	for (Class<?> rbRule : attributes.getClassArray("noRollbackFor")) {
		rollbackRules.add(new NoRollbackRuleAttribute(rbRule));
	}
	for (String rbRule : attributes.getStringArray("noRollbackForClassName")) {
		rollbackRules.add(new NoRollbackRuleAttribute(rbRule));
	}
	rbta.setRollbackRules(rollbackRules);
	return rbta;
}

小结

通过上面的步骤，完成了对应类或者方法的事务属性解析。

主要步骤在于寻找增强器，以及判断这些增强器是否与方法或者类匹配。

如果某个 bean 属于可被事务增强时，也就是适用于增强器 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor 进行增强。

之前我们注入了 TransactionInterceptor 到 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor 中，所以在调用事务增强器增强的代理类时，会执行 TransactionInterceptor 进行增强。同时，也就是在 TransactionInterceptor 类中的 invoke 方法中完成整个事务的逻辑。

运行

事务增强器 TransactionInterceptor

TransactionInterceptor 支撑着整个事务功能的架构。跟之前 AOP 的 JDK 动态代理 分析的一样，TransactionInterceptor 拦截器继承于 MethodInterceptor，所以我们要从它的关键方法 invoke() 看起：

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public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
	// 注释 9.5 执行事务拦截器，完成整个事务的逻辑
	Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);
	// Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
	return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed);
}

实际调用了父类的方法：TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction

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protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass,
		final InvocationCallback invocation) throws Throwable {
	// 如果transaction属性为null，则该方法是非事务性的
	TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
	// 获取对应事务属性
	final TransactionAttribute txAttr = (tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null);
	// 获取事务管理器
	final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
	// 构造方法唯一标识（类.方法）
	final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
	if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
		// 声明式事务处理
		// 标准事务划分 : 使用 getTransaction 和 commit / rollback 调用
		TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
		Object retVal;
		try {
			//传入的是回调函数对象： invocation.proceed。 执行被增强的方法
			retVal = invocation.proceedWithInvocation();
		}
		catch (Throwable ex) {
			// 异常回滚
			completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
			throw ex;
		}
		finally {
			// 清除信息
			cleanupTransactionInfo(txInfo);
		}
		// 提交事务
		commitTransactionAfterReturning(txInfo);
		return retVal;
	}
	else {
		// 编程式事务处理
		final ThrowableHolder throwableHolder = new ThrowableHolder();
		// It's a CallbackPreferringPlatformTransactionManager: pass a TransactionCallback in.
		try {
			Object result = ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) tm).execute(txAttr, status -> {
				TransactionInfo txInfo = prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status);
			...
			return result;
		}
	}
}

贴出的代码有删减，简略了错误异常的 try / catch 和编程式事务处理的逻辑。因为我们更多使用到的是声明式事务处理，就是在 XML 文件配置或者 @Transactional 注解编码，实际通过 AOP 实现，而编程式事务处理是通过 Transaction Template 实现，比较少使用到，所以省略了这部分处理代码。

事务管理器

通过该方法，确定要用于给定事务的特定事务管理器

TransactionAspectSupport#determineTransactionManager

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protected PlatformTransactionManager determineTransactionManager(@Nullable TransactionAttribute txAttr) {
	// Do not attempt to lookup tx manager if no tx attributes are set
	// 注释 9.6 寻找事务管理器
	if (txAttr == null || this.beanFactory == null) {
		// 如果没有事务属性或者 BeanFactory 为空时，从缓存里面寻找
		return asPlatformTransactionManager(getTransactionManager());
	}

	String qualifier = txAttr.getQualifier();
	// 如果注解配置中指定了事务管理器，直接取出使用
	if (StringUtils.hasText(qualifier)) {
		return determineQualifiedTransactionManager(this.beanFactory, qualifier);
	}
	else if (StringUtils.hasText(this.transactionManagerBeanName)) {
		return determineQualifiedTransactionManager(this.beanFactory, this.transactionManagerBeanName);
	}
	else {
		// 上面步骤都没找到，最后才去容器中，根据 className 来寻找
		PlatformTransactionManager defaultTransactionManager = asPlatformTransactionManager(getTransactionManager());
		...
		return defaultTransactionManager;
	}
}

由于最开始我们在 XML 文件中配置过 transactionManager 属性，所以该方法在我们例子中将会返回类型是 DataSourceTransactionManager 的事务管理器，下面是 DataSourceTransactionManager 的继承体系：

datasource_transaction_manager

它实现了 InitializingBean 接口，不过只是在 afterPropertiesSet() 方法中，简单校验 dataSource 是否为空，不细说这个类。

事务开启

TransactionAspectSupport#createTransactionIfNecessary

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protected TransactionInfo createTransactionIfNecessary(PlatformTransactionManager tm, TransactionAttribute txAttr, final String joinpointIdentification) {
	// 如果没有名称指定则使用方法唯一标识，并使用 DelegatingTransactionAttribute 包装 txAttr
	if (txAttr != null && txAttr.getName() == null) {
		txAttr = new DelegatingTransactionAttribute(txAttr) {
			@Override
			public String getName() {
				return joinpointIdentification;
			}
		};
	}

	TransactionStatus status = null;
	if (txAttr != null) {
		if (tm != null) {
			// 获取 TransactionStatus
			status = tm.getTransaction(txAttr);
		}
	}
	// 根据指定的属性与 status 准备一个 TransactionInfo
	return prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status);
}

在创建事务方法中，主要完成以下三件事：

  1. 使用 DelegatingTransactionAttribute 包装 txAttr 实例
  2. 获取事务：tm.getTransaction(txAttr)
  3. 构建事务信息：prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status)

核心方法在第二点和第三点，分别摘取核心进行熟悉。

获取 TransactionStatus

status = tm.getTransaction(txAttr);

由于代码较长，直接来总结其中几个关键点

获取事务

创建对应的事务实例，我们使用的是 DataSourceTransactionManager 中的 doGetTransaction 方法，创建基于 JDBC 的事务实例。

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protected Object doGetTransaction() {
	DataSourceTransactionObject txObject = new DataSourceTransactionObject();
	txObject.setSavepointAllowed(isNestedTransactionAllowed());
	// 如果当前线程已经记录数据库链接则使用原有链接
	ConnectionHolder conHolder =
			(ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(obtainDataSource());
	// false 表示非新创建连接
	txObject.setConnectionHolder(conHolder, false);
	return txObject;
}

其中在同一个线程中，判断是否有重复的事务，是在 TransactionSynchronizationManager.getResource(obtainDataSource()) 中完成的，关键判断逻辑是下面这个：

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private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
			new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");
			
private static Object doGetResource(Object actualKey) {
	Map<Object, Object> map = resources.get();
	if (map == null) {
		return null;
	}
	Object value = map.get(actualKey);
	// Transparently remove ResourceHolder that was marked as void...
	if (value instanceof ResourceHolder && ((ResourceHolder) value).isVoid()) {
		map.remove(actualKey);
		// Remove entire ThreadLocal if empty...
		if (map.isEmpty()) {
			resources.remove();
		}
		value = null;
	}
	return value;
}

结论：resources 是一个 ThreadLocal 线程私有对象，每个线程独立存储，所以判断是否存在事务，判断的依据是当前线程、当前数据源(DataSource)中是否存在活跃的事务 - map.get(actualKey)。

处理已经存在的事务

根据前面说的，判断当前线程是否存在事务，判断依据为当前线程记录的连接不为空且连接中(connectionHolder)中的 transactionActive 属性不为空，如果当前线程存在事务，将根据不同的事务传播特性进行处理。具体代码逻辑如下：

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if (isExistingTransaction(transaction)) {
	// Existing transaction found -> check propagation behavior to find out how to behave.
	// 当前线程存在事务，分情况进行处理
	return handleExistingTransaction(def, transaction, debugEnabled);
}
PROPAGATION_NEVER

在配置中配置设定为 PROPAGATION_NEVER，表示该方法需要在非事务的环境下运行，但处于事务处理的状态（可能是外部带事务的方法调用了非事务的方法），将会抛出异常：

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if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER) {
		throw new IllegalTransactionStateException(
				"Existing transaction found for transaction marked with propagation 'never'");
	}

PROPAGATION_NOT_SUPPORTED

如果有事务存在，将事务挂起，而不是抛出异常：

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if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED) {
	Object suspendedResources = suspend(transaction);
	boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() == SYNCHRONIZATION_ALWAYS);
	return prepareTransactionStatus(
			definition, null, false, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
}
事务挂起

对于挂起操作，主要目的是记录原有事务的状态，以便于后续操作对事务的恢复：

实际上，suspend() 方法调用的是事务管理器 DataSourceTransactionManager 中的 doSuspend() 方法

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protected Object doSuspend(Object transaction) {
	DataSourceTransactionObject txObject = (DataSourceTransactionObject) transaction;
	//  将数据库连接设置为 null
	txObject.setConnectionHolder(null);
	return TransactionSynchronizationManager.unbindResource(obtainDataSource());
}

最后调用的关键方法是 TransactionSynchronizationManager#doUnbindResource

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private static Object doUnbindResource(Object actualKey) {
	Map<Object, Object> map = resources.get();
	if (map == null) {
		return null;
	}
	Object value = map.remove(actualKey);
	if (map.isEmpty()) {
		resources.remove();
	}
	if (value instanceof ResourceHolder && ((ResourceHolder) value).isVoid()) {
		value = null;
	}
	if (value != null && logger.isTraceEnabled()) {
        Thread.currentThread().getName() + "]");
	}
	return value;
}

看了第七条参考资料中的文章，结合代码理解了事务挂起的操作：移除当前线程、数据源活动事务对象的一个过程

那它是如何实现事务挂起的呢，答案是在 doSuspend() 方法中的 txObject.setConnectionHolder(null)，将 connectionHolder 设置为 null。

一个 connectionHolder 表示一个数据库连接对象，如果它为 null，表示在下次需要使用时，得从缓存池中获取一个连接，新连接的自动提交是 true。

PROPAGATION_REQUIRES_NEW

表示当前方法必须在它自己的事务里运行，一个新的事务将被启动，而如果有一个事务正在运行的话，则这个方法运行期间被挂起。

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SuspendedResourcesHolder suspendedResources = suspend(transaction);
try {
	boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() != SYNCHRONIZATION_NEVER);
	DefaultTransactionStatus status = newTransactionStatus(
			definition, transaction, true, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
	// 新事务的建立
	doBegin(transaction, definition);
	prepareSynchronization(status, definition);
	return status;
}
catch (RuntimeException | Error beginEx) {
	resumeAfterBeginException(transaction, suspendedResources, beginEx);
	throw beginEx;
}

与前一个方法相同的是，在 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 广播特性下，也会使用 suspend 方法将原事务挂起。方法 doBegin()，是事务开启的核心。

PROPAGATION_NESTED

表示如果当前正有一个事务在运行中，则该方法应该运行在一个嵌套的事务中，被嵌套的事务可以独立于封装事务进行提交或者回滚，如果封装事务不存在，行为就像 PROPAGATION_REQUIRES_NEW。

在代理处理上，有两个分支，与 PROPAGATION_REQUIRES_NEW 相似的不贴出来，讲下使用 savepoint 保存点的方式事务处理：

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if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NESTED) {
	// 嵌入式事务的处理
	if (useSavepointForNestedTransaction()) {
		DefaultTransactionStatus status =
				prepareTransactionStatus(definition, transaction, false, false, debugEnabled, null);
		// 创建 savepoint
		status.createAndHoldSavepoint();
		return status;
	}
}

学习过数据库的朋友应该清楚 savepoint，可以利用保存点回滚部分事务，从而使事务处理更加灵活和精细。跟踪代码，发现创建保存点调用的方法是 org.hsqldb.jdbc.JDBCConnection#setSavepoint(java.lang.String)，感兴趣的可以往下继续深入学习~

事务创建

其实在前面方法中，都出现过这个方法 doBegin()，在这个方法中创建事务，顺便设置数据库的隔离级别、timeout 属性和设置 connectionHolder：

DataSourceTransactionManager#doBegin

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protected void doBegin(Object transaction, TransactionDefinition definition) {
	DataSourceTransactionObject txObject = (DataSourceTransactionObject) transaction;
	Connection con = null;
	if (!txObject.hasConnectionHolder() ||
			txObject.getConnectionHolder().isSynchronizedWithTransaction()) {
		Connection newCon = obtainDataSource().getConnection();

		txObject.setConnectionHolder(new ConnectionHolder(newCon), true);
	}

	txObject.getConnectionHolder().setSynchronizedWithTransaction(true);
	con = txObject.getConnectionHolder().getConnection();
	// 设置隔离级别
	Integer previousIsolationLevel = DataSourceUtils.prepareConnectionForTransaction(con, definition);
	txObject.setPreviousIsolationLevel(previousIsolationLevel);

	// configured the connection pool to set it already).
	// 更改自动提交设置，由 spring 进行控制
	if (con.getAutoCommit()) {
		txObject.setMustRestoreAutoCommit(true);
		con.setAutoCommit(false);
	}
	// 准备事务连接
	prepareTransactionalConnection(con, definition);
	// 设置判断当前线程是否存在事务的依据
	txObject.getConnectionHolder().setTransactionActive(true);

	int timeout = determineTimeout(definition);
	if (timeout != TransactionDefinition.TIMEOUT_DEFAULT) {
		txObject.getConnectionHolder().setTimeoutInSeconds(timeout);
	}

	// Bind the connection holder to the thread.
	if (txObject.isNewConnectionHolder()) {
		// 将当前获取到的连接绑定到当前线程
		TransactionSynchronizationManager.bindResource(obtainDataSource(), txObject.getConnectionHolder());
		}
	}
}

结论：Spring 事务的开启，就是将数据库自动提交属性设置为 false

小结

在声明式的事务处理中，主要有以下几个处理步骤：

  1. 获取事务的属性：tas.getTransactionAttribute(method, targetClass)
  2. 加载配置中配置的 TransactionManager：determineTransactionManager(txAttr);
  3. 不同的事务处理方式使用不同的逻辑：关于声明式事务和编程式事务，可以查看这篇文章-Spring编程式和声明式事务实例讲解
  4. 在目标方法执行前获取事务并收集事务信息：createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification)
  5. 执行目标方法：invocation.proceed()
  6. 出现异常，尝试异常处理：completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
  7. 提交事务前的事务信息消除：cleanupTransactionInfo(txInfo)
  8. 提交事务：commitTransactionAfterReturning(txInfo)

事务回滚 & 提交

这两步操作，主要调用了底层数据库连接的 API，所以没有细说。

总结

本篇文章简单记录了如何使用 Spring 的事务，以及在代码中如何实现。

在之前的使用场景中，只用到了默认配置的声明式事务 @Transactional，不了解其它属性设置的含义，也不知道在默认配置下，如果是同一个类中的方法自调用是不支持事务。

所以，经过这一次学习和总结，在下一次使用时，就能够知道不同属性设置能解决什么问题，例如修改广播特性 PROPAGATION，让事务支持方法自调用，还有设置事务超时时间 timeout、隔离级别等属性。

由于个人技术有限，如果有理解不到位或者错误的地方，请留下评论，我会根据朋友们的建议进行修正

Gitee 地址 https://gitee.com/vip-augus/spring-analysis-note.git

Github 地址 https://github.com/Vip-Augus/spring-analysis-note

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参考资料

  1. 透彻的掌握 Spring 中@transactional 的使用
  2. Spring—@Transactional注解
  3. spring 中常用的两种事务配置方式以及事务的传播性、隔离级别
  4. Spring事务之切点解析详解
  5. Spring中的Advisor，Advice，Pointcut
  6. Spring编程式和声明式事务实例讲解
  7. spring-transaction
  8. savepoint原理
  9. Spring 源码深度解析 / 郝佳编著. – 北京 : 人民邮电出版社