Spring之事务

一、事务基本概念

什么是事务

• 数据库事务( transaction)是访问并可能操作各种数据项的一个数据库操作序列
• 这些操作要么全部执行,要么全部不执行，是一个不可分割的工作单位

事务的特性

• A：原子性(Atomicity)
  • 一个事务(transaction)中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不会结束在中间某个环节
  • 事务在执行过程中发生错误，会被回滚（Rollback）到事务开始前的状态，就像这个事务从来没有执行过一样
• C：一致性(Consistency)
  • 一个事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态
  • 如果事务成功地完成，那么系统中所有变化将正确地应用，系统处于有效状态
  • 如果在事务中出现错误，那么系统中的所有变化将自动地回滚，系统返回到原始状态
• I：隔离性(Isolation)
  • 指的是在并发环境中，当不同的事务同时操纵相同的数据时，每个事务都有各自的完整数据空间
  • 由并发事务所做的修改必须与任何其他并发事务所做的修改隔离
  • 事务查看数据更新时，数据所处的状态要么是另一事务修改它之前的状态，要么是另一事务修改它之后的状态，事务不会查看到中间状态的数据
• D：持久性(Durability)
  • 指的是只要事务成功结束，它对数据库所做的更新就必须保存下来
  • 即使发生系统崩溃，重新启动数据库系统后，数据库还能恢复到事务成功结束时的状态

二、基于注解的声明式事务

1、@Transactional注解标识的位置

• @Transactional标识在方法上，则只会影响该方法
• @Transactional标识的类上，则会影响类中所有的方法

2、事务属性：只读

• 对一个查询操作来说，如果我们把它设置成只读，就能够明确告诉数据库，这个操作不涉及写操作
• 这样数据库就能够针对查询操作来进行优化
• 默认false，可以查询，可以增删改，设置为true，只能查询

使用方式：

@Transactional(readOnly = true)
public void buyBook(Integer bookId, Integer userId) {
    //查询图书的价格
    Integer price = bookDao.getPriceByBookId(bookId);
    //更新图书的库存
    bookDao.updateStock(bookId);
    //更新用户的余额
    bookDao.updateBalance(userId, price);
}

对增删改操作设置只读会抛出下面异常：Caused by: java.sql.SQLException: Connection is read-only. Queries leading to data modification are not allowed

3、事务属性：超时

• 事务在执行过程中，有可能因为遇到某些问题，导致程序卡住，从而长时间占用数据库资源
• 而长时间占用资源，大概率是因为程序运行出现了问题（可能是Java程序或MySQL数据库或网络连接等等）
• 此时这个很可能出问题的程序应该被回滚，撤销它已做的操作，事务结束，把资源让出来，让其他正常程序可以执行
• 概括来说就是一句话：超时回滚，释放资源
• 默认值为-1，不超时。设置时间以秒单位计算

使用方式：

//超时时间单位秒
@Transactional(timeout = 3)
public void buyBook(Integer bookId, Integer userId) {
    try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    //查询图书的价格
    Integer price = bookDao.getPriceByBookId(bookId);
    //更新图书的库存
    bookDao.updateStock(bookId);
    //更新用户的余额
    bookDao.updateBalance(userId, price);
}

执行过程中抛出异常：org.springframework.transaction.TransactionTimedOutException: Transaction timed out: deadline was Fri Jun 04 16:25:39 CST 2022

4、事务属性：回滚策略

• 声明式事务默认只针对运行时异常回滚，编译时异常不回滚
• 可以通过@Transactional中相关属性设置回滚策略
  • rollbackFor属性：需要设置一个Class类型的对象
  • noRollbackFor属性：需要设置一个Class类型的对象
  • rollbackForClassName属性：需要设置一个字符串类型的全类名
  • rollbackFor属性：需要设置一个字符串类型的全类名

使用方式：

@Transactional(noRollbackFor = ArithmeticException.class)
//@Transactional(noRollbackForClassName = "java.lang.ArithmeticException")
public void buyBook(Integer bookId, Integer userId) {
    //查询图书的价格
    Integer price = bookDao.getPriceByBookId(bookId);
    //更新图书的库存
    bookDao.updateStock(bookId);
    //更新用户的余额
    bookDao.updateBalance(userId, price);
    System.out.println(1/0);
}

出现了数学运算异常（ArithmeticException），但是我们设置的回滚策略是，当出现ArithmeticException不发生回滚，因此购买图书的操作正常执行

5、事务属性：隔离级别

• 数据库系统必须具有隔离并发运行各个事务的能力，使它们不会相互影响，避免各种并发问题
• 一个事务与其他事务隔离的程度称为隔离级别
• SQL标准中规定了多种事务隔离级别，不同隔离级别对应不同的干扰程度，隔离级别越高，数据一致性就越好，但并发性越弱

隔离级别一共有四种：

• 读未提交：READ_UNCOMMITTED（read_uncommitted）
  • 允许Transaction01读取Transaction02未提交的修改
• 读已提交：READ_COMMITTED（read_committed）
  • 要求Transaction01只能读取Transaction02已提交的修改
• 可重复读：REPEATABLE_READ（repeatable_read）
  • 确保Transaction01可以多次从一个字段中读取到相同的值
  • 即使Transaction01执行期间其它事务对这个字段进行更新，Transaction01读到也没有变化
• 串行化：SERIALIZABLE（serializable）
  • 确保Transaction01可以多次从一个表中读取到相同的行，在Transaction01执行期间，禁止其它事务对这个表进行添加、更新、删除操作
  • 可以避免任何并发问题，但性能十分低下

各个隔离级别解决并发问题的能力见下表：

各种数据库产品对事务隔离级别的支持程度：

使用方式：

@Transactional(isolation = Isolation.DEFAULT)//使用数据库默认的隔离级别
@Transactional(isolation = Isolation.READ_UNCOMMITTED)//读未提交
@Transactional(isolation = Isolation.READ_COMMITTED)//读已提交
@Transactional(isolation = Isolation.REPEATABLE_READ)//可重复读
@Transactional(isolation = Isolation.SERIALIZABLE)//串行化

6、事务属性：传播行为

什么是事务的传播行为？

• 在service1类和service2类中分别有a()方法和b()方法，两个方法都是事务
• 当a()方法执行过程中调用了b()方法，事务是如何传递的？
• 合并到一个事务里？还是开启一个新的事务？这就是事务传播行为

七种传播行为

• REQUIRED（required）：支持当前事务，如果不存在就新建一个(默认)【没有就新建，有就加入】
• SUPPORTS（supports）：支持当前事务，如果当前没有事务，就以非事务方式执行【有就加入，没有就不管了】
• MANDATORY（mandatory）：必须运行在一个事务中，如果当前没有事务正在发生，将抛出一个异常【有就加入，没有就抛异常】
• REQUIRES_NEW（requires_new）：开启一个新的事务，如果一个事务已经存在，则将这个存在的事务挂起【不管有没有，直接开启一个新事务，开启的新事务和之前的事务不存在嵌套关系，之前事务被挂起】适用内部事务和外部事务不存在业务关联情况，如日志
• NOT_SUPPORTED（not_supported）：以非事务方式运行，如果有事务存在，挂起当前事务【不支持事务，存在就挂起】
• NEVER（never）：以非事务方式运行，如果有事务存在，抛出异常【不支持事务，存在就抛异常】
• NESTED（nested）：如果当前正有一个事务在进行中，则该方法应当运行在一个嵌套式事务中。被嵌套的事务可以独立于外层事务进行提交或回滚。如果外层事务不存在，行为就像REQUIRED一样【有事务的话，就在这个事务里再嵌套一个完全独立的事务，嵌套的事务可以独立的提交和回滚。没有事务就和REQUIRED一样】

测试

• 买书方法

@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
public void buyBook(Integer bookId, Integer userId) {
    //查询图书的价格
    Integer price = bookDao.getPriceByBookId(bookId);
    //更新图书的库存
    bookDao.updateStock(bookId);
    //更新用户的余额
    bookDao.updateBalance(userId, price);
}

• 另一个有事务的方法，多次调用买书方法

@Service
public class CheckoutServiceImpl implements CheckoutService {

    @Autowired
    private BookService bookService;

    @Override
    @Transactional
    //一次购买多本图书
    public void checkout(Integer[] bookIds, Integer userId) {
        for (Integer bookId : bookIds) {
            bookService.buyBook(bookId, userId);
        }
    }
}

观察结果：

• 买书方法@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRED)
• 表示如果当前线程上有已经开启的事务可用，那么就在这个事务中运行
• 经过观察，购买图书的方法buyBook()在checkout()中被调用，checkout()上有事务注解，因此在此事务中执行
• 所购买的两本图书的价格为80和50，而用户的余额为100
• 在购买第二本图书时余额不足失败，导致整个checkout()回滚，即只要有一本书买不了，就都买不了
• 买书方法@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
• 表示不管当前线程上是否有已经开启的事务，都要开启新事务
• 加在buybook()上，每次调用这个方法，都开起一个新事务，每次调用都不相关
• 每次购买图书都是在buyBook()的事务中执行，因此第一本图书购买成功，事务结束，第二本图书购买失败，只在第二次的buyBook()中回滚，购买第一本图书不受影响，即能买几本就买几本