事务之四：Spring事务--原理

一、Spring事务的基本原理

Spring事务的本质其实就是数据库对事务的支持，没有数据库的事务支持，spring是无法提供事务功能的。对于纯JDBC操作数据库，想要用到事务，可以按照以下步骤进行：

1. 获取连接 Connection con = DriverManager.getConnection()
2. 开启事务con.setAutoCommit(true/false);
3. 执行CRUD
4. 提交事务/回滚事务 con.commit() / con.rollback();
5. 关闭连接 conn.close();

使用Spring的事务管理功能后，我们可以不再写步骤 2 和 4 的代码，而是由Spirng 自动完成。
那么Spring是如何在我们书写的 CRUD 之前和之后开启事务和关闭事务的呢？解决这个问题，也就可以从整体上理解Spring的事务管理实现原理了。下面简单地介绍下，注解方式为例子：

1. 配置文件开启注解驱动，在相关的类和方法上通过注解@Transactional标识。
2. spring 在启动的时候会去解析生成相关的bean，这时候会查看拥有相关注解的类和方法，并且为这些类和方法生成代理，并根据@Transaction的相关参数进行相关配置注入，这样就在代理中为我们把相关的事务处理掉了（开启正常提交事务，异常回滚事务）。
3. 真正的数据库层的事务提交和回滚是通过binlog或者redo log实现的。

二、工作原理及实现

a、划分处理单元——IOC

由于spring解决的问题是对单个数据库进行局部事务处理的，具体的实现首相用spring中的IOC划分了事务处理单元。并且将对事务的各种配置放到了ioc容器中（设置事务管理器，设置事务的传播特性及隔离机制）。

b、AOP拦截需要进行事务处理的类

Spring事务处理模块是通过AOP功能来实现声明式事务处理的，具体操作（比如事务实行的配置和读取，事务对象的抽象），用TransactionProxyFactoryBean接口来使用AOP功能，生成proxy代理对象，通过TransactionInterceptor完成对代理方法的拦截，将事务处理的功能编织到拦截的方法中。

读取ioc容器事务配置属性，转化为spring事务处理需要的内部数据结构（TransactionAttributeSourceAdvisor），转化为TransactionAttribute表示的数据对象。

c、对事物处理实现（事务的生成、提交、回滚、挂起）

spring委托给具体的事务处理器实现。实现了一个抽象和适配。适配的具体事务处理器：DataSource数据源支持、hibernate数据源事务处理支持、JDO数据源事务处理支持，JPA、JTA数据源事务处理支持。这些支持都是通过设计PlatformTransactionManager、AbstractPlatforTransaction一系列事务处理的支持。

       为常用数据源支持提供了一系列的TransactionManager。

d、结合

 PlatformTransactionManager实现了TransactionInterception接口，让其与TransactionProxyFactoryBean结合起来，形成一个Spring声明式事务处理的设计体系。

三、 核心接口

Spring事务管理的实现有许多细节，如果对整个接口框架有个大体了解会非常有利于我们理解事务，下面通过讲解Spring的事务接口来了解Spring实现事务的具体策略。 
Spring事务管理涉及的接口的联系如下：

3.1 事务管理器

Spring并不直接管理事务，而是提供了多种事务管理器，他们将事务管理的职责委托给Hibernate或者JTA等持久化机制所提供的相关平台框架的事务来实现。 
Spring事务管理器的接口是org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager，通过这个接口，Spring为各个平台如JDBC、Hibernate等都提供了对应的事务管理器，但是具体的实现就是各个平台自己的事情了。此接口的内容如下：

Public interface PlatformTransactionManager()...{  
    // 由TransactionDefinition得到TransactionStatus对象
    TransactionStatus getTransaction(TransactionDefinition definition) throws TransactionException; 
    // 提交
    Void commit(TransactionStatus status) throws TransactionException;  
    // 回滚
    Void rollback(TransactionStatus status) throws TransactionException;  
    }
}

从这里可知具体的具体的事务管理机制对Spring来说是透明的，它并不关心那些，那些是对应各个平台需要关心的，所以Spring事务管理的一个优点就是为不同的事务API提供一致的编程模型，如JTA、JDBC、Hibernate、JPA。下面分别介绍各个平台框架实现事务管理的机制。

3.1.1 JDBC事务

如果应用程序中直接使用JDBC来进行持久化，DataSourceTransactionManager会为你处理事务边界。为了使用DataSourceTransactionManager，你需要使用如下的XML将其装配到应用程序的上下文定义中：

    <bean id="transactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <property name="dataSource" ref="dataSource" />
    </bean>

实际上，DataSourceTransactionManager是通过调用java.sql.Connection来管理事务，而后者是通过DataSource获取到的。通过调用连接的commit()方法来提交事务，同样，事务失败则通过调用rollback()方法进行回滚。

3.1.2 Hibernate事务

如果应用程序的持久化是通过Hibernate实习的，那么你需要使用HibernateTransactionManager。对于Hibernate3，需要在Spring上下文定义中添加如下的<bean>声明：

    <bean id="transactionManager" class="org.springframework.orm.hibernate3.HibernateTransactionManager">
        <property name="sessionFactory" ref="sessionFactory" />
    </bean>

sessionFactory属性需要装配一个Hibernate的session工厂，HibernateTransactionManager的实现细节是它将事务管理的职责委托给org.hibernate.Transaction对象，而后者是从Hibernate Session中获取到的。当事务成功完成时，HibernateTransactionManager将会调用Transaction对象的commit()方法，反之，将会调用rollback()方法。

3.1.3 Java持久化API事务（JPA）

Hibernate多年来一直是事实上的Java持久化标准，但是现在Java持久化API作为真正的Java持久化标准进入大家的视野。如果你计划使用JPA的话，那你需要使用Spring的JpaTransactionManager来处理事务。你需要在Spring中这样配置JpaTransactionManager：

    <bean id="transactionManager" class="org.springframework.orm.jpa.JpaTransactionManager">
        <property name="sessionFactory" ref="sessionFactory" />
    </bean>

JpaTransactionManager只需要装配一个JPA实体管理工厂（javax.persistence.EntityManagerFactory接口的任意实现）。JpaTransactionManager将与由工厂所产生的JPA EntityManager合作来构建事务。

3.1.4 Java原生API事务

如果你没有使用以上所述的事务管理，或者是跨越了多个事务管理源（比如两个或者是多个不同的数据源），你就需要使用JtaTransactionManager：

    <bean id="transactionManager" class="org.springframework.transaction.jta.JtaTransactionManager">
        <property name="transactionManagerName" value="java:/TransactionManager" />
    </bean>

JtaTransactionManager将事务管理的责任委托给javax.transaction.UserTransaction和javax.transaction.TransactionManager对象，其中事务成功完成通过UserTransaction.commit()方法提交，事务失败通过UserTransaction.rollback()方法回滚。

3.2 基本事务属性的定义

上面讲到的事务管理器接口PlatformTransactionManager通过getTransaction(TransactionDefinition definition)方法来得到事务，这个方法里面的参数是TransactionDefinition类，这个类就定义了一些基本的事务属性。 
那么什么是事务属性呢？事务属性可以理解成事务的一些基本配置，描述了事务策略如何应用到方法上。事务属性包含了5个方面，如图所示：

而TransactionDefinition接口内容如下：

public interface TransactionDefinition {
    int getPropagationBehavior(); // 返回事务的传播行为
    int getIsolationLevel(); // 返回事务的隔离级别，事务管理器根据它来控制另外一个事务可以看到本事务内的哪些数据
    int getTimeout();  // 返回事务必须在多少秒内完成
    boolean isReadOnly(); // 事务是否只读，事务管理器能够根据这个返回值进行优化，确保事务是只读的
}

我们可以发现TransactionDefinition正好用来定义事务属性，下面详细介绍一下各个事务属性。

3.2.1 传播行为

见《事务之二：spring事务（事务管理方式，事务5隔离级别，7个事务传播行为，spring事务回滚条件）》

3.2.2 隔离级别

见《事务之二：spring事务（事务管理方式，事务5隔离级别，7个事务传播行为，spring事务回滚条件）》

3.2.3 回滚规则

见《事务之二：spring事务（事务管理方式，事务5隔离级别，7个事务传播行为，spring事务回滚条件）》

3.2.4 超时设置

如@Transactional注解里的参数项timeout：指定事务的超时时长

3.2.5 只读

如@Transactional注解里的参数项readOnly：指定事务是否只读