【JavaEE进阶】Spring 事务和事务传播机制

1.事务回顾

1.1 什么是事务

1.2 为什么需要事务

1.3 事务的操作

2. Spring 中事务的实现

2.1 Spring 编程式事务(了解)

2.2 Spring声明式事务 @Transactional

对比事务提交和回滚的日志

3. @Transactional详解

3.1 rollbackFor

3.2 @Transactional 注解什么时候会失效

3.3 事务的隔离级别

3.3.1 MySQL 事务隔离级别

3.3.2 Spring 事务隔离级别

3.4 Spring 事务传播机制

3.4.1 什么是事务传播机制

3.4.2 事务的传播机制有哪些

1.事务回顾

1.1 什么是事务

事务是一组操作的集合, 是一个不可分割的操作:
事务会把所有的操作作为一个整体, 一起向数据库提交或者是撤销操作请求, 所以这组操作要么同时成功, 要么同时失败.

1.2 为什么需要事务

我们在进行程序开发时,也会有事务的需求
比如转账操作:
第一步: A账户 -100 元.
第二步: B 账户 +100 元
如果没有事务，第一步执行成功了, 第二步执行失败了, 那么A 账户的100 元就平白无故消失了. 如果使用事务就可以解决这个问题, 让这一组操作要么一起成功, 要么一起失败.

比如秒杀系统，
第一步: 下单成功
第二步: 扣减库存
下单成功后, 库存也需要同步减少, 如果下单成功, 库存扣减失败, 那么就会造成下单超出的情况. 所以就需要把这两步操作放在同一个事务中. 要么一起成功, 要么一起失败.

理解事务概念为主, 实际企业开发时, 并不是简单的通过事务来处理。

1.3 事务的操作

事务的操作主要有三步:

-- 开启事务 
start transaction;

-- 提交事务 
commit;

-- 回滚事务 
rollback;

2. Spring 中事务的实现

Spring 中的事务操作分为两类:
1.编程式事务 (手动写代码操作事务)
2.声明式事务 (利用注解自动开启和提交事务)

在学习事务之前, 我们先准备数据和数据的访问代码
需求: 用户注册, 注册时在日志表中插入一条操作记录.

数据准备:

-- 创建数据库 
DROP DATABASE IF EXISTS trans_test;
CREATE DATABASE trans_test DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4;

use trans_test;
-- ⽤⼾表 
DROP TABLE IF EXISTS user_info;
CREATE TABLE user_info (
 `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `user_name` VARCHAR (128) NOT NULL,
 `password` VARCHAR (128) NOT NULL,
 `create_time` DATETIME DEFAULT now(),
 `update_time` DATETIME DEFAULT now() ON UPDATE now(),
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE = INNODB DEFAULT CHARACTER 
SET = utf8mb4 COMMENT = '⽤⼾表';

-- 操作⽇志表 
DROP TABLE IF EXISTS log_info;
CREATE TABLE log_info (
 `id` INT PRIMARY KEY auto_increment,
 `user_name` VARCHAR ( 128 ) NOT NULL,
 `op` VARCHAR ( 256 ) NOT NULL,
 `create_time` DATETIME DEFAULT now(),
 `update_time` DATETIME DEFAULT now() ON UPDATE now() 
) DEFAULT charset 'utf8mb4';

代码准备:

model层:

mapper层:

server层:

2.1 Spring 编程式事务(了解)

Spring 手动操作事务和上面 MySOL操作事务类似,有3个重要操作步骤:

SpringBoot 内置了两个对象:

我们还是根据代码的实现来学习:

package com.example.trans.controller;

import com.example.trans.service.UserService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.transaction.TransactionDefinition;
import org.springframework.transaction.TransactionStatus;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;

@RequestMapping("/user")
@RestController
public class UserController {
    @Autowired
    private DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager;

    @Autowired
    private TransactionDefinition transactionDefinition;

    @Autowired
    private UserService userService;
    @RequestMapping("register")
    public Boolean register(String username, String password) {
        //开启事务
        TransactionStatus transaction = dataSourceTransactionManager.getTransaction(transactionDefinition);
        Integer result = userService.insert(username, password);
        System.out.println("插入用户表, result: " + result);
        //回滚事务
//        dataSourceTransactionManager.rollback(transaction);
        //提交事务
        dataSourceTransactionManager.commit(transaction);
        return true;
    }
}

这部分代码了解即可:

以上代码虽然可以实现事务,但操作也很繁琐,有没有更简单的实现方法呢?
接下来我们学习声明式事务

2.2 Spring声明式事务 @Transactional

声明式事务的实现很简单

在需要事务的方法上添加 @Transactional

注解就可以实现了.无需手动开启事务和提交事务, 进入方法时自动开启事务, 方法执行完会自动提交事务, 如果中途发生了没有处理的异常会自动回滚事务.

我们来看代码实现:

@RequestMapping("/trans")
@RestController
public class TransController {
    @Autowired
    UserService userService;

    @Autowired
    LogService logService;

    @Transactional
    @RequestMapping("/register")
    public Boolean register(String userName, String password) {
        Integer result = userService.insert(userName, password);
        System.out.println("插入用户表, result: " + result);
        return true;
    }
}

运行程序, 发现数据插入成功

修改程序,使之出现异常

运行程序:

发现虽然日志显示数据插入成功, 但数据库却没有新增数据, 事务进行了回滚

我们一般会在业务逻辑层当中来控制事务, 因为在业务逻辑层当中, 一个业务功能可能会包含多个数据访问的操作, 在业务逻辑层来控制事务, 我们就可以将多个数据访问操作控制在一个事务范围内上述代码在Controller中书写, 只是为了方便学习.

@Transactional作用

@Transactional 可以用来修饰方法或类:

方法/类被 @Transactional 注解修饰时, 在目标方法执行开始之前, 会自动开启事务, 方法执行结束
之后,自动提交事务.

如果在方法执行过程中, 出现异常, 且异常未被捕获, 就进行事务回滚操作

如果异常被程序捕获, 方法就被认为是成功执行, 依然会提交事务,

运行程序, 事务成功提交,:

在上述程序中, 发现虽然程序出错了, 但是由于异常被捕获了, 所以事务依然得到了提交

如果需要事务进行回滚, 有以下两种方式:

1.重新抛出异常

2.手动回滚事务

对比事务提交和回滚的日志

事务提交时:

事务回滚时:

当事务提交时, 日志会含有: Transaction synchronization committing SqlSession

3. @Transactional详解

通过上面的代码, 我们学习了 @Transactional 的基本使用. 接下来我们学习 @Transactional
注解的使用细节.

我们主要学习 @Transactional 注解当中的三个常见属性:
1. rollbackFor: 异常回滚属性, 指定能够触发事务回滚的异常类型, 可以指定多个异常类型
2.lsolation: 事务的隔离级别. 默认值为 Isolation.DEFAULT
3. propagation: 事务的传播机制. 默认值为 Propagation.REQUIRED

3.1 rollbackFor

默认情况下，Spring 的事务管理器只会在抛出运行时异常（RuntimeException及其子类）和错误（Error）时才会回滚事务。这是因为在 Java 的异常体系中，非运行时异常（例如IOException、SQLException等检查异常）通常被认为是可以预期和合理处理的情况。
例如，如果你有一个方法是从文件中读取数据，可能会抛出IOException。在这种情况下，开发人员可能希望在捕获这个异常后进行一些特定的处理，比如记录日志、提示用户重新输入等操作，而不是直接回滚事务。

验证抛出IOException异常, 事务提交:

运行程序, 事务成功提交:

如果我们需要所有异常都回滚, 需要来配置 @Transactional 注解当中的 rollbackFor 属性, 通
过 rollbackFor 这个属性指定出现何种异常类型时事务进行回滚.

结论:

1.在Spring的事务管理中，默认只在遇到运行时异常 RuntimeException 和 Error 时才会回滚

2.如果需要回滚指定类型的异常, 可以通过 rollbackFor 属性来指定

3.2 @Transactional 注解什么时候会失效

1. 方法的访问权限问题

情况说明：如果@Transactional注解标记的方法是private的，那么这个注解将会失效。这是因为 Spring 事务管理是基于代理的机制来实现的，代理对象无法访问目标对象的private方法。

示例代码：

import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
public class TransactionalService {
    @Transactional
    private void privateTransactionalMethod() {
        // 业务逻辑
    }
}

解释：在这个示例中，privateTransactionalMethod方法虽然被标注了@Transactional，但是由于它是private方法，Spring 无法为其创建有效的代理来管理事务，所以该注解实际上不会起作用。

2. 方法内部调用自身方法的情况

情况说明：当一个类中的方法 A 调用了同一个类中的另一个被@Transactional注解标记的方法 B，并且这个调用是在方法 A 内部直接调用（而不是通过代理对象调用）时，方法 B 上的@Transactional注解会失效。这是因为在这种情况下，没有经过 Spring 的代理拦截，也就无法开启事务管理。

示例代码：

import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
public class TransactionalService {
    public void outerMethod() {
        innerTransactionalMethod();
    }
    @Transactional
    public void innerTransactionalMethod() {
        // 业务逻辑
    }
}

解释：在这个例子中，outerMethod直接调用innerTransactionalMethod，这种内部调用不会触发 Spring 的事务代理，所以innerTransactionalMethod上的@Transactional注解在这里不会产生事务管理的效果。

3. 异常被捕获但没有重新抛出的情况

情况说明：@Transactional注解默认是在运行时异常（RuntimeException）和错误（Error）抛出时才会回滚事务。如果在被@Transactional注解标记的方法中捕获了异常，并且没有重新抛出（对于需要回滚事务的异常类型），那么事务将不会回滚。

示例代码：

import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
public class TransactionalService {
    @Transactional
    public void methodWithTransaction() {
        try {
            // 业务逻辑，可能会抛出RuntimeException
            throw new RuntimeException("模拟异常");
        } catch (RuntimeException e) {
            // 捕获异常但没有重新抛出
        }
    }
}

解释：在这个示例中，methodWithTransaction方法中虽然抛出了RuntimeException，但是在捕获这个异常后没有重新抛出，所以事务不会回滚。

4.数据库不支持事务或者事务配置错误的情况

情况说明：如果使用的数据库本身不支持事务（虽然这种情况比较少见，大多数主流数据库都支持事务），或者在 Spring 配置中事务相关的配置（如数据源、事务管理器等）出现错误，那么@Transactional注解也会失效。

5. 使用了不兼容的事务传播行为组合

情况说明：在多个方法嵌套调用并且每个方法都有@Transactional注解的情况下，如果事务传播行为组合不兼容，可能会导致事务失效或者不符合预期。例如，在一个方法中使用REQUIRES_NEW传播行为，而在嵌套调用的方法中使用NEVER传播行为，这可能会导致事务无法正常开启或者出现冲突。

示例代码：

import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
public class TransactionalService {
    @Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
    public void outerMethod() {
        innerMethod();
    }
    @Transactional(propagation = Propagation.NEVER)
    public void innerMethod() {
        // 业务逻辑
    }
}

解释：在这个例子中，outerMethod要求开启一个新事务（REQUIRES_NEW），而innerMethod却声明不允许在事务中执行（NEVER），这种不兼容的传播行为组合可能会导致事务管理出现问题，使得@Transactional注解无法按照预期工作。

3.3 事务的隔离级别

3.3.1 MySQL 事务隔离级别

SQL标准定义了四种隔离级别, MySQL全都支持, 这四种隔离级别分别是:

1.读未提交(READ UNCOMMITTED): 读未提交, 也叫未提交读, 该隔离级别的事务可以看到其他事务中未提交的数据.

因为其他事务未提交的数据可能会发生回滚,但是该隔离级别却可以读到,我们把该级别读到的数据称之为脏数据,这个问题称之为脏读。

2.读提交(READ COMMITTED): 读已提交, 也叫提交读, 该隔离级别的事务能读取到已经提交事务的数据.

该隔离级别不会有脏读的问题, 但由于在事务的执行中可以读取到其他事务提交的结果, 所以在不同时间的相同 SOL 查询可能会得到不同的结果, 这种现象叫做不可重复读

3. 可重复读(REPEATABLE READ): 事务不会读到其他事务对已有数据的修改, 即使其他事务已提交. 也就可以确保同一事务多次查询的结果一致, 但是其他事务新插入的数据, 是可以感知到的. 这也就引发了幻读问题. 可重复读, 是 MySQL 的默认事务隔离级别.

比如此级别的事务正在执行时,另一个事务成功的插入了某条数据,但因为它每次查询的结果都是一样的,所以会导致查询不到这条数据,自己重复插入时又失败(因为唯一约束的原因).明明在事务中查询不到这条信息，但自己就是插入不进去,这个现象叫幻读.

4.串行化(SERIALIZABLE): 序列化, 事务最高隔离级别, 它会强制事务排序, 使之不会发生冲突, 从而解决了脏读, 不可重复读和幻读问题, 但因为执行效率低,所以真正使用的场景并不多,

读未提交（Read Uncommitted）

定义：这是最低的隔离级别。在这个级别下，一个事务可以读取到另一个事务未提交的数据。这就可能导致脏读（Dirty Read）的问题。
脏读示例：假设有两个事务，事务 A 和事务 B。事务 A 修改了一条记录但尚未提交，事务 B 此时读取了这条被修改的记录。如果事务 A 后来回滚了修改，那么事务 B 读取到的数据就是 “脏” 数据，这种情况就是脏读。例如，事务 A 将账户余额从 100 元修改为 200 元，但还没提交，事务 B 读取账户余额为 200 元，然后事务 A 回滚，实际余额还是 100 元，事务 B 读取的数据就不准确了。
应用场景：这种隔离级别一般很少在实际生产环境中使用，因为脏读问题可能会导致数据的不一致性。不过在一些对数据准确性要求不高，并且需要最大程度提高性能和并发度的场景下，可能会考虑使用，比如某些数据分析系统，对数据的实时性要求高于准确性。

读已提交（Read Committed）

定义：在这个隔离级别下，一个事务只能读取另一个事务已经提交的数据，避免了脏读的问题。但是可能会出现不可重复读（Non - Repeatable Read）的情况。
不可重复读示例：事务 A 在执行过程中，两次读取同一条记录，在两次读取之间，事务 B 修改并提交了这条记录。这样事务 A 两次读取的结果就不一样了。例如，事务 A 先读取账户余额为 100 元，然后事务 B 将余额修改为 200 元并提交，事务 A 再次读取余额就变成了 200 元，这就是不可重复读。
应用场景：在很多对数据准确性有一定要求的业务场景中比较常用，比如一般的 Web 应用程序中的查询操作，大多数情况下可以接受不可重复读的情况，因为这些查询通常是获取最新的数据状态。

可重复读（Repeatable Read）

定义：在这个隔离级别下，一个事务在执行过程中多次读取同一数据会得到相同的结果，不会出现不可重复读的情况。不过，在这个级别下可能会出现幻读（Phantom Read）的情况。
幻读示例：事务 A 在执行过程中，根据某个条件查询记录，第一次查询得到了一定数量的记录。在事务 A 还未结束时，事务 B 插入了符合事务 A 查询条件的新记录并提交。当事务 A 再次根据相同条件查询时，就会发现比第一次查询多了一些记录，就好像出现了 “幻影” 一样。例如，事务 A 查询年龄大于 30 岁的员工名单，第一次查询有 5 个人，然后事务 B 插入了一个年龄大于 30 岁的新员工记录并提交，事务 A 再次查询就有 6 个人了。
应用场景：对于一些对数据一致性要求较高的业务场景，如金融系统中的账户交易记录查询等，可重复读是比较合适的隔离级别。它可以保证在一个事务内部，对同一数据的读取是稳定的。

串行化（Serializable）

定义：这是最高的隔离级别。在这个级别下，事务是串行执行的，一个事务必须等待前一个事务完成后才能开始，就像把多个事务的执行顺序排好队一样。这样可以避免脏读、不可重复读和幻读的问题。
应用场景：在对数据准确性和一致性要求极高的场景下使用，如一些涉及到高价值交易或者重要数据修改的系统，像银行的核心账务系统等。不过，这种隔离级别会严重影响系统的并发性能，因为事务是串行执行的，所以在使用时需要权衡性能和数据一致性的需求。

3.3.2 Spring 事务隔离级别

Spring 中事务隔离级别有5 种:

package org.springframework.transaction.annotation;

public enum Isolation {
    DEFAULT(-1),
    READ_UNCOMMITTED(1),
    READ_COMMITTED(2),
    REPEATABLE_READ(4),
    SERIALIZABLE(8);

    private final int value;

    private Isolation(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int value() {
        return this.value;
    }
}

Spring 中事务隔离级别可以通过 @Transactional 中的 isolation 属性进行设置

@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)

3.4 Spring 事务传播机制

3.4.1 什么是事务传播机制

事务传播机制就是: 多个事务方法存在调用关系时, 事务是如何在这些方法间进行传播的。

比如有两个方法 A, B 都被 @Transactional 修饰，A方法调用B方法

A方法运行时, 会开启一个事务. 当A调用B时, B方法本身也有事务, 此时B方法运行时, 是加入A的事务, 还是创建一个新的事务呢?

这个就涉及到了事务的传播机制.

比如公司流程管理

执行任务之前,需要先写执行文档,任务执行结束,再写总结汇报

此时A部门有一项工作, 需要B部门的支援, 此时B部门是直接使用A部门的文档, 还是新建一个文档呢?

事务隔离级别解决的是多个事务同时调用一个数据库的问题

而事务传播机制解决的是一个事务在多个节点(方法)中传递的问题

3.4.2 事务的传播机制有哪些

@Transactional 注解支持事务传播机制的设置, 通过 propagation 属性来指定传播行为

Spring 事务传播机制有以下7种:

public enum Propagation {
    REQUIRED(0),
    SUPPORTS(1),
    MANDATORY(2),
    REQUIRES_NEW(3),
    NOT_SUPPORTED(4),
    NEVER(5),
    NESTED(6);

    private final int value;

    private Propagation(int value) {
        this.value = value;
    }

    public int value() {
        return this.value;
    }
}

比如一对新人要结婚了, 关于是否需要房子

1.REQUIRED（默认）

定义：如果当前没有事务，就创建一个新事务；如果当前已经存在一个事务，就加入这个事务。这是最常用的传播机制。
示例场景：
假设我们有一个业务方法 A 调用另一个业务方法 B，方法 A 已经开启了一个事务。当方法 B 使用REQUIRED传播机制时，它会直接加入到方法 A 的事务中。例如，在一个电商系统中，下单操作（方法 A）开启了一个事务，在下单过程中需要更新库存（方法 B），方法 B 就可以使用REQUIRED传播机制加入到下单事务中，保证下单和库存更新要么都成功，要么都失败。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodB() {
    // 加入methodA的事务中
}
2.SUPPORTS

定义：如果当前存在事务，就加入当前事务；如果当前没有事务，就以非事务方式执行。
示例场景：
考虑一个日志记录方法。如果在一个事务性的业务操作过程中调用它，它可以加入事务，保证日志记录和业务操作一起成功或失败；但如果是在非事务环境下调用，它也能正常工作，只是不会有事务管理。例如，在一个用户注册系统中，注册方法（有事务）可能会调用记录注册日志的方法，日志方法使用SUPPORTS传播机制，就可以在注册事务中记录日志；而单独测试日志方法时，它也能正常记录日志而不需要事务。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.SUPPORTS)
public void methodB() {
    // 如果methodA有事务就加入，没有就非事务执行
}
3.MANDATORY

定义：如果当前存在事务，就加入当前事务；如果当前没有事务，就抛出异常。
示例场景：
想象一个必须在事务环境下执行的关键业务操作，比如在一个资金转账系统中，有一个计算转账手续费的方法，这个方法必须在转账事务中执行，因为手续费的计算和转账操作紧密相关。如果调用这个方法时没有事务，就应该抛出异常，提醒开发人员必须在事务环境下调用。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.MANDATORY)
public void methodB() {
    // 如果没有事务就抛出异常，有事务就加入
}
4.REQUIRES_NEW

定义：不管当前是否存在事务，都创建一个新事务。如果当前已经存在一个事务，就先暂停当前事务，等新事务执行完毕后，再恢复原来的事务。
示例场景：
在一个电商系统中，下单操作（有事务）可能需要调用一个发送通知的方法。发送通知的操作应该独立于下单事务，即使下单事务回滚，通知也已经发送出去了。所以发送通知的方法可以使用REQUIRES_NEW传播机制，开启一个新事务来发送通知。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void methodB() {
    // 开启新事务，与methodA的事务独立
}
5.NOT_SUPPORTED

定义：以非事务方式执行操作，并且如果当前存在事务，就先暂停当前事务，等操作执行完毕后，再恢复原来的事务。
示例场景：
假设在一个事务性的业务流程中，需要调用一个外部的统计服务。这个统计服务本身不需要事务管理，而且为了不影响原来事务的性能，最好以非事务方式执行。例如，在一个订单处理系统中，有一个事务性的订单审核方法，在审核过程中需要调用一个外部的订单统计服务，这个统计服务就可以使用NOT_SUPPORTED传播机制，暂停审核事务，执行完统计后再恢复审核事务。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
public void methodB() {
    // 暂停methodA的事务，非事务执行，然后恢复methodA的事务
}
6.NEVER

定义：以非事务方式执行操作，如果当前存在事务，就抛出异常。
示例场景：
考虑一个简单的查询方法，它只是用于快速获取数据，不应该在事务环境下执行。如果在一个有事务的上下文中调用这个查询方法，就应该抛出异常，因为它可能会影响查询性能或者不符合设计意图。例如，在一个数据查询接口中，有一个简单的获取用户基本信息的方法，这个方法可以使用NEVER传播机制，确保它不会在事务环境下执行。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.NEVER)
public void methodB() {
    // 如果有事务就抛出异常，以非事务执行
}
7.NESTED

定义：如果当前存在事务，就在当前事务中嵌套一个子事务。子事务可以独立于父事务提交或回滚，但是如果父事务回滚，子事务也会回滚。
示例场景：
在一个复杂的业务流程中，可能有一个主业务操作和一些附属的子业务操作。例如，在一个订单处理系统中，主订单处理事务（父事务）可能包含一个子事务，如更新相关的推荐商品信息。如果推荐商品信息更新成功（子事务成功），但主订单处理失败（父事务失败），那么子事务也会回滚；而如果子事务失败，父事务可以根据具体情况决定是否继续执行或者也回滚。
代码示例：
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void methodA() {
    // 事务开始
    methodB();
    // 事务提交或回滚
}
@Transactional(propagation = Propagation.NESTED)
public void methodB() {
    // 在methodA的事务中创建嵌套子事务
}