Spring在多线程环境下如何确保事务一致性
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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Spring在多线程环境下如何确保事务一致性相关的知识,希望对你有一定的参考价值。
Spring在多线程环境下如何确保事务一致性
前言
之前,我转载的美团技术团队文章: CompletableFuture进阶篇-外卖商家端API的异步化中介绍了CompletableFuture在实际业务中相关操作,但是文章底部有小伙伴留言说:
正好,最近在使用CompletableFuture处理实际业务时,也遇到了这个问题,正好来把我能想到的解决方法整理一下,分享给大家。
问题在现
我先把问题抛出来,大家就明白本文目的在于解决什么样的业务痛点了:
public void removeAuthorityModuleSeq(Integer authorityModuleId, IAuthorityService iAuthorityService, IRoleAuthorityService iRoleAuthorityService)
//1.查询出当前资源模块下所有资源,查询出来后进行删除
deleteAuthoritiesOfCurrentAuthorityModule(authorityModuleId, iAuthorityService, iRoleAuthorityService);
//2.查询出当前资源模块下所有子模块,递归查询,当删除完所有子模块下的资源后,再删除所有子模块,最终删除当前资源模块
deleteSonAuthorityModuleUnderCurrentAuthorityModule(authorityModuleId, iAuthorityService, iRoleAuthorityService);
//3.删除当前资源模块
removeById(authorityModuleId);
如果我希望将步骤1和步骤2并行执行,然后确保步骤1和步骤2执行成功后,再执行步骤3,等到步骤3执行完毕后,再提交全部事务,这个需求该如何实现呢?
如何解决异步执行
上面需求第一点是: 如何让任务异步并行执行,如何实现二元依赖呢?
说到异步执行,很多小伙伴首先想到Spring中提供的@Async注解,但是Spring提供的异步执行任务能力并不足以解决我们当前的需求,不懂@Async原理的可以看这篇文章: Spring异步核心@Async注解的前世今生。
@Async注解原理简单来说,就是扫描IOC中的bean,给方法上标注有@Async注解的bean进行代理,代理的核心是添加一个MethodInterceptor即AsyncExecutionInterceptor,该方法拦截器负责将方法真正的执行包装为任务,放入线程池中执行。
这里的需求目前最简单的方式就是通过CompletableFuture来解决,不懂CompletableFuture的可以看一下下面的文章:
CompletableFuture进阶篇-外卖商家端API的异步化
下面我们先使用CompletableFuture来完成我们第一步需求:
public void removeAuthorityModuleSeq(Integer authorityModuleId, IAuthorityService iAuthorityService, IRoleAuthorityService iRoleAuthorityService)
CompletableFuture.runAsync(()->
//两个并行执行的任务
CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.runAsync(() ->
deleteAuthoritiesOfCurrentAuthorityModule(authorityModuleId, iAuthorityService, iRoleAuthorityService),executor);
CompletableFuture<Void> future2 = CompletableFuture.runAsync(() ->
deleteSonAuthorityModuleUnderCurrentAuthorityModule(authorityModuleId, iAuthorityService, iRoleAuthorityService), executor);
//等待两个并行任务执行完后,再执行最后一个步骤
CompletableFuture.allOf(future1,future2).thenRun(()->removeById(authorityModuleId));
,executor);
多线程环境下如何确保事务一致性
我们已经完成了任务的异步执行化,那么又如何确保多线程环境下的事务一致性问题呢?
public void removeAuthorityModuleSeq(Integer authorityModuleId, IAuthorityService iAuthorityService, IRoleAuthorityService iRoleAuthorityService)
CompletableFuture.runAsync(()->
//两个并行执行的任务
CompletableFuture<Void> future1 = CompletableFuture.runAsync(() ->
deleteAuthoritiesOfCurrentAuthorityModule(authorityModuleId, iAuthorityService, iRoleAuthorityService),executor);
CompletableFuture<Void> future2 = CompletableFuture.runAsync(() ->
deleteSonAuthorityModuleUnderCurrentAuthorityModule(authorityModuleId, iAuthorityService, iRoleAuthorityService), executor);
//等待两个并行任务执行完后,再执行最后一个步骤
CompletableFuture.allOf(future1,future2).thenRun(()->removeById(authorityModuleId));
,executor);
在Spring环境下说到事务控制,大家第一反应就想到使用@Transactional注解解决问题,但是这里显然行不通,为什么行不通呢?
我们先来回顾一下@Transactional注解的实现原理,不清楚Spring事务模块实现原理的,可以我之前发的几篇文章:
这里一样,我还是简单的对Spring事务实现原理进行一番概括:
事务王国回顾
事务管理大体分为三个流程: 事务创建 ,事务执行,事务结束
事务创建涉及到一些属性的配置,如:
- 事务的隔离级别
- 事务的传播行为
- 事务的超时时间
- 是否为只读事务
- …
由于涉及属性颇多,并且后期还有可能进行扩展,因此必须通过一个类来封装这些属性,在Spring中对应TransactionDefinition。
有了事务相关属性定义后,我们就可以利用TransactionDefinition来创建一个事务了,在Spring中局部事务由PlatformTransactionManager负责管理,创建事务也是由PlatformTransactionManager负责提供:
TransactionStatus getTransaction(@Nullable TransactionDefinition definition)
throws TransactionException;
如果我们希望追踪事务的状态,例如: 事务已完成,事务回滚等,那么就需要一个事务状态类贯穿当前事务的执行流程,在Spring中由TransactionStatus负责完成。
对于常见的数据源而言,通常需要记录的事务状态有如下几点:
- 当前事务是否是新事务
- 当前事务是否结束
- 当前事务是否需要回滚(通过标记来判断,因此我也可以在业务流程中手动设置标记为true,来让事务在没有发生异常的情况下进行回滚)
- 当前事务是否设置了回滚点(savePoint)
- …
事务的执行过程就是具体业务代码的执行流程,这里就不多说了。
事务的结束分为两种情况: 需要进行事务回滚或者事务正常提交,如果是事务回滚,还需要判断TransactionStatus 中的savePoint是否被设置了。
事务实现方式回顾
Spring中常见的事务实现方式有两种: 编程式和声明式。
编程式事务使用是本文重点,因此这里按下不表,我们先来复习一下声明式事务的使用
声明式事务就是使用我们常见的@Transactional注解完成的,声明式事务优点就在于让事务代码与业务代码解耦,通过Spring中提供的声明式事务使用,我们也可以发觉我们只需要编写业务代码即可,而事务的管理基本不需要我们操心,Spring就像使用了魔法一样,帮我们自动完成了。
之所以那么神奇,本质还是依靠Spring框架提供的Bean生命周期相关回调接口和AOP结合完成的,简述如下:
- 通过自动代理创建器依次尝试为每个放入容器中的bean尝试进行代理
- 尝试进行代理的过程对于事务管理来说,就是利用事务管理涉及到的增强器advisor,即TransactionAttributeSourceAdvisor
- 判断当前增强器是否能够应用与当前bean上,怎么判断呢? —> advisor内部的pointCut喽 !
- 如果能够应用,那么好,为当前bean创建代理对象返回,并且往代理对象内部添加一个TransactionInterceptor拦截器。
- 此时我们再从容器中获取,拿到的就是代理对象了,当我们调用代理对象的方法时,首先要经过代理对象内部拦截器链的处理,处理完后,最终才会调用被代理对象的方法。(这里其实就是责任链模式的应用)
对于被事务增强器TransactionAttributeSourceAdvisor代理的bean而言,代理对象内部会存在一个TransactionInterceptor,该拦截器内部构造了一个事务执行的模板流程:
protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass,
final InvocationCallback invocation) throws Throwable
//TransactionAttributeSource内部保存着当前类某个方法对应的TransactionAttribute---事务属性源
//可以看做是一个存放TransactionAttribute与method方法映射的池子
TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
//获取当前事务方法对应的TransactionAttribute
final TransactionAttribute txAttr = (tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null);
//定位TransactionManager
final TransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
.....
//类型转换为局部事务管理器
PlatformTransactionManager ptm = asPlatformTransactionManager(tm);
final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
if (txAttr == null || !(ptm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager))
//TransactionManager根据TransactionAttribute创建事务后返回
//TransactionInfo封装了当前事务的信息--包括TransactionStatus
TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(ptm, txAttr, joinpointIdentification);
Object retVal;
try
//继续执行过滤器链---过滤链最终会调用目标方法
//因此可以理解为这里是调用目标方法
retVal = invocation.proceedWithInvocation();
catch (Throwable ex)
//目标方法抛出异常则进行判断是否需要回滚
completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
throw ex;
finally
//清除当前事务信息
cleanupTransactionInfo(txInfo);
...
//正常返回,那么就正常提交事务呗(当然还是需要判断TransactionStatus状态先)
commitTransactionAfterReturning(txInfo);
return retVal;
...
TransactionInterceptor内部为我们提供了一个标准的模板方法应用案例,大家可以学习。
Spring AOP解析和源码流程系列文章,可以去本专栏寻找
编程式事务
还记得本文一开始提出的业务需求吗?
不清楚,可以回看一下,在上文,我们已经解决了任务异步并行执行的难题,下面我们需要解决的就是如何确保Spring在多线程环境下也能保持事务一致性。
通过上文对Spring事务基础和声明式事务的原理回顾,相信大家也发现了,声明式事务并不能解决我们当前的问题,那么就只能求助于编程式事务了。
那么编程式事务是什么样子呢?
- 其实上面TransactionInterceptor给出的那套模板流程,就是编程式事务使用的模范案例,我们可以简化上面的模板流程,简单使用如下:
public class TransactionMain
public static void main(String[] args) throws ClassNotFoundException, SQLException
test();
private static void test()
DataSource dataSource = getDS();
JdbcTransactionManager jtm = new JdbcTransactionManager(dataSource);
//JdbcTransactionManager根据TransactionDefinition信息来进行一些连接属性的设置
//包括隔离级别和传播行为等
DefaultTransactionDefinition transactionDef = new DefaultTransactionDefinition();
//开启一个新事务---此时autocommit已经被设置为了false,并且当前没有事务,这里创建的是一个新事务
TransactionStatus ts = jtm.getTransaction(transactionDef);
//进行业务逻辑操作
try
update(dataSource);
jtm.commit(ts);
catch (Exception e)
jtm.rollback(ts);
System.out.println("发生异常,我已回滚");
private static void update(DataSource dataSource) throws Exception
JdbcTemplate jt = new JdbcTemplate();
jt.setDataSource(dataSource);
jt.update("UPDATE Department SET Dname=\\"大忽悠\\" WHERE id=6");
throw new Exception("我是来捣乱的");
利用编程式事务解决问题
我们明白了编程式事务的使用,相信大家也都知道问题如何解决了,下面我给出一份看似正确的解决方案:
package com.user.util;
import lombok.RequiredArgsConstructor;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.TransactionStatus;
import org.springframework.transaction.support.DefaultTransactionDefinition;
import javax.sql.DataSource;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CompletableFuture;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;
/**
* 多线程事务一致性管理 <br>
* 声明式事务管理无法完成,此时我们只能采用初期的编程式事务管理才行
* @author 大忽悠
* @create 2022/10/19 21:34
*/
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class MultiplyThreadTransactionManager
/**
* 如果是多数据源的情况下,需要指定具体是哪一个数据源
*/
private final DataSource dataSource;
/**
* 执行的是无返回值的任务
* @param tasks 异步执行的任务列表
* @param executor 异步执行任务需要用到的线程池,考虑到线程池需要隔离,这里强制要求传
*/
public void runAsyncButWaitUntilAllDown(List<Runnable> tasks, Executor executor)
if(executor==null)
throw new IllegalArgumentException("线程池不能为空");
DataSourceTransactionManager transactionManager = getTransactionManager();
//是否发生了异常
AtomicBoolean ex=new AtomicBoolean();
List<CompletableFuture> taskFutureList=new ArrayList<>(tasks.size());
List<TransactionStatus> transactionStatusList=new ArrayList<>(tasks.size());
tasks.forEach(task->
taskFutureList.add(CompletableFuture.runAsync(
() ->
try
//1.开启新事务
transactionStatusList.add(openNewTransaction(transactionManager));
//2.异步任务执行
task.run();
catch (Throwable throwable)
//打印异常
throwable.printStackTrace();
//其中某个异步任务执行出现了异常,进行标记
ex.set(Boolean.TRUE);
//其他任务还没执行的不需要执行了
taskFutureList.forEach(completableFuture -> completableFuture.cancel(true));
, executor)
);
);
try
//阻塞直到所有任务全部执行结束---如果有任务被取消,这里会抛出异常滴,需要捕获
CompletableFuture.allOf(taskFutureList.toArray(new CompletableFuture[])).get();
catch (InterruptedException | ExecutionException e)
e.printStackTrace();
//发生了异常则进行回滚操作,否则提交
if(ex.get())
System.out.println("发生异常,全部事务回滚");
transactionStatusList.forEach(transactionManager::rollback);
else
System.out.println("全部事务正常提交");
transactionStatusList.forEach(transactionManager::commit);
private TransactionStatus openNewTransaction(DataSourceTransactionManager transactionManager)
//JdbcTransactionManager根据TransactionDefinition信息来进行一些连接属性的设置
//包括隔离级别和传播行为等
DefaultTransactionDefinition transactionDef = new DefaultTransactionDefinition();
//开启一个新事务---此时autocommit已经被设置为了false,并且当前没有事务,这里创建的是一个新事务
return transactionManager.getTransaction(transactionDef);
private DataSourceTransactionManager getTransactionManager()
return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
大家思考上面的代码存在问题吗?
测试:
public void test()
List<Runnable> tasks=new ArrayList<>();
tasks.add(()->
userMapper.deleteById(26);
);
tasks.add(()->
signMapper.deleteById(10);
);
multiplyThreadTransactionManager.runAsyncButWaitUntilAllDown(tasks, Executors.newCachedThreadPool());
任务正常都执行完毕,事务进行提交,但是会抛出异常,导致事务回滚:
抓关键字:
No value for key [HikariDataSource (HikariPool-1)] bound to thread [main]
解释: 无法在当前线程绑定的threadLocal中寻找到HikariDataSource作为key,对应关联的资源对象ConnectionHolder
这里需要再次回顾一下Spring事务实现的小细节:
一次事务的完成通常都是默认在当前线程内完成的,又因为一次事务的执行过程中,涉及到对当前数据库连接Connection的操作,因此为了避免将Connection在事务执行过程中来回传递,我们可以将Connextion绑定到当前事务执行线程对应的ThreadLocalMap内部,顺便还可以将一些其他属性也放入其中进行保存,在Spring中,负责保存这些ThreadLocal属性的实现类由TransactionSynchronizationManager承担。
TransactionSynchronizationManager类内部默认提供了下面六个ThreadLocal属性,分别保存当前线程对应的不同事务资源:
//保存当前事务关联的资源--默认只会在新建事务的时候保存当前获取到的DataSource和当前事务对应Connection的映射关系--当然这里Connection被包装为了ConnectionHolder
private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");
//事务监听者--在事务执行到某个阶段的过程中,会去回调监听者对应的回调接口(典型观察者模式的应用)---默认为空集合
private static final ThreadLocal<Set<TransactionSynchronization>> synchronizations =
new NamedThreadLocal<>("Transaction synchronizations");
//见名知意: 存放当前事务名字
private static final ThreadLocal<String> currentTransactionName =
new NamedThreadLocal<>("Current transaction name");
//见名知意: 存放当前事务是否是只读事务
private static final ThreadLocal<Boolean> currentTransactionReadOnly =
new NamedThreadLocal<>("Current transaction read-only status");
//见名知意: 存放当前事务的隔离级别
private static final ThreadLocal<Integer> currentTransactionIsolationLevel =
new NamedThreadLocal<>("Current transaction isolation level");
//见名知意: 存放当前事务是否处于激活状态
private static final ThreadLocal<Boolean> actualTransactionActive =
new NamedThreadLocal<>("Actual transaction ac以上是关于Spring在多线程环境下如何确保事务一致性的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章