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Spring框架已是JAVA項目的標配，其中Spring事務管理也是最常用的一個功能，但如果不了解其實現原理，使用姿勢不對，一不小心就可能掉坑里。

為了更透徹的說明這些坑，本文分四部分展開闡述：第一部分簡單介紹下Spring事務集成的幾種方式；第二部分結合Spring源代碼說明Spring事務的實現原理；第三部分通過實際測試代碼介紹關于Spring事務的坑；第四部分是對本文的總結。

一、Spring事務管理的幾種方式：

Spring事務在具體使用方式上可分為兩大類：

1. 聲明式

基于 TransactionProxyFactoryBean的聲明式事務管理
基于 <tx> 和 <aop> 命名空間的事務管理
基于 @Transactional 的聲明式事務管理

2. 編程式

基于事務管理器API 的編程式事務管理
基于TransactionTemplate 的編程式事務管理

目前大部分項目使用的是聲明式的后兩種：

基于 <tx> 和 <aop> 命名空間的聲明式事務管理可以充分利用切點表達式的強大支持，使得管理事務更加靈活。
基于 @Transactional 的方式需要實施事務管理的方法或者類上使用 @Transactional 指定事務規則即可實現事務管理，在Spring Boot中通常也建議使用這種注解方式來標記事務。

二、Spring事務實現機制

接下來我們詳細看下Spring事務的源代碼，進而了解其工作原理。我們從<tx>標簽的解析類開始：

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

class TxAdviceBeanDefinitionParser extends AbstractSingleBeanDefinitionParser {
@Override
protected Class<?> getBeanClass(Element element) {
return TransactionInterceptor.class;
}
}

由此可看到Spring事務的核心實現類TransactionInterceptor及其父類TransactionAspectSupport，其實現了事務的開啟、數據庫操作、事務提交、回滾等。我們平時在開發時如果想確定是否在事務中，也可以在該方法進行斷點調試。

TransactionInterceptor：

public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {
Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);
// Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, new InvocationCallback() {
@Override
public Object proceedWithInvocation() throws Throwable {
return invocation.proceed();
}
});
}

TransactionAspectSupport

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, Class<?> targetClass, final InvocationCallback invocation)
throws Throwable {
// If the transaction attribute is null, the method is non-transactional.
final TransactionAttribute txAttr = getTransactionAttributeSource().getTransactionAttribute(method, targetClass);
final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
// Standard transaction demarcation with getTransaction and commit/rollback calls.
TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
Object retVal = null;
try {
// This is an around advice: Invoke the next interceptor in the chain.
// This will normally result in a target object being invoked.
retVal = invocation.proceedWithInvocation();
}
catch (Throwable ex) {
// target invocation exception
completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
throw ex;
}
finally {
cleanupTransactionInfo(txInfo);
}
commitTransactionAfterReturning(txInfo);
return retVal;
}
}

至此我們了解事務的整個調用流程，但還有一個重要的機制沒分析到，那就是Spring 事務針對不同的傳播級別控制當前獲取的數據庫連接。接下來我們看下Spring獲取連接的工具類DataSourceUtils，JdbcTemplate、Mybatis-Spring也都是通過該類獲取Connection。

public abstract class DataSourceUtils {
…
public static Connection getConnection(DataSource dataSource) throws CannotGetJdbcConnectionException {
try {
return doGetConnection(dataSource);
}
catch (SQLException ex) {
throw new CannotGetJdbcConnectionException("Could not get JDBC Connection", ex);
}
}
public static Connection doGetConnection(DataSource dataSource) throws SQLException {
Assert.notNull(dataSource, "No DataSource specified");
ConnectionHolder conHolder = (ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(dataSource);
if (conHolder != null && (conHolder.hasConnection() || conHolder.isSynchronizedWithTransaction())) {
conHolder.requested();
if (!conHolder.hasConnection()) {
logger.debug("Fetching resumed JDBC Connection from DataSource");
conHolder.setConnection(dataSource.getConnection());
}
return conHolder.getConnection();
}
…
}

TransactionSynchronizationManager也是一個事務同步管理的核心類，它實現了事務同步管理的職能，包括記錄當前連接持有connection holder。

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TransactionSynchronizationManager

private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
new NamedThreadLocal<Map<Object, Object>>("Transactional resources");
…
public static Object getResource(Object key) {
Object actualKey = TransactionSynchronizationUtils.unwrapResourceIfNecessary(key);
Object value = doGetResource(actualKey);
if (value != null && logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Retrieved value [" + value + "] for key [" + actualKey + "] bound to thread [" +
Thread.currentThread().getName() + "]");
}
return value;
}
/**
* Actually check the value of the resource that is bound for the given key.
*/
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;
}

在事務管理器類AbstractPlatformTransactionManager中，getTransaction獲取事務時，會處理不同的事務傳播行為，例如當前存在事務，但調用方法事務傳播級別為REQUIRES_NEW、PROPAGATION_NOT_SUPPORTED時，對當前事務進行掛起、恢復等操作，以此保證了當前數據庫操作獲取正確的Connection。

具體是在子事務提交的最后會將掛起的事務恢復，恢復時重新調用TransactionSynchronizationManager. bindResource設置之前的connection holder，這樣再獲取的連接就是被恢復的數據庫連接， TransactionSynchronizationManager當前激活的連接只能是一個。

AbstractPlatformTransactionManager

private TransactionStatus handleExistingTransaction(
TransactionDefinition definition, Object transaction, boolean debugEnabled)
throws TransactionException {
if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW) {
if (debugEnabled) {
logger.debug("Suspending current transaction, creating new transaction with name [" +
definition.getName() + "]");
}
SuspendedResourcesHolder suspendsuspendedResources = suspend(transaction);
try {
boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() != SYNCHRONIZATION_NEVER);
DefaultTransactionStatus status = newTransactionStatus(
definition, transaction, true, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
doBegin(transaction, definition);
prepareSynchronization(status, definition);
return status;
}
catch (RuntimeException beginEx) {
resumeAfterBeginException(transaction, suspendedResources, beginEx);
throw beginEx;
}
catch (Error beginErr) {
resumeAfterBeginException(transaction, suspendedResources, beginErr);
throw beginErr;
}
}
**
* Clean up after completion, clearing synchronization if necessary,
* and invoking doCleanupAfterCompletion.
* @param status object representing the transaction
* @see #doCleanupAfterCompletion
*/
private void cleanupAfterCompletion(DefaultTransactionStatus status) {
status.setCompleted();
if (status.isNewSynchronization()) {
TransactionSynchronizationManager.clear();
}
if (status.isNewTransaction()) {
doCleanupAfterCompletion(status.getTransaction());
}
if (status.getSuspendedResources() != null) {
if (status.isDebug()) {
logger.debug("Resuming suspended transaction after completion of inner transaction");
}
resume(status.getTransaction(), (SuspendedResourcesHolder) status.getSuspendedResources());
}
}

Spring的事務是通過AOP代理類中的一個Advice（TransactionInterceptor）進行生效的，而傳播級別定義了事務與子事務獲取連接、事務提交、回滾的具體方式。

AOP（Aspect Oriented Programming），即面向切面編程。Spring AOP技術實現上其實就是代理類，具體可分為靜態代理和動態代理兩大類，其中靜態代理是指使用 AOP 框架提供的命令進行編譯，從而在編譯階段就可生成 AOP 代理類，因此也稱為編譯時增強；(AspectJ)；而動態代理則在運行時借助于默寫類庫在內存中“臨時”生成 AOP 動態代理類，因此也被稱為運行時增強。其中java是使用的動態代理模式 (JDK+CGLIB)。

JDK動態代理 JDK動態代理主要涉及到java.lang.reflect包中的兩個類：Proxy和InvocationHandler。InvocationHandler是一個接口，通過實現該接口定義橫切邏輯，并通過反射機制調用目標類的代碼，動態將橫切邏輯和業務邏輯編制在一起。Proxy利用InvocationHandler動態創建一個符合某一接口的實例，生成目標類的代理對象。

CGLIB動態代理 CGLIB全稱為Code Generation Library，是一個強大的高性能，高質量的代碼生成類庫，可以在運行期擴展Java類與實現Java接口，CGLIB封裝了asm，可以再運行期動態生成新的class。和JDK動態代理相比較：JDK創建代理有一個限制，就是只能為接口創建代理實例，而對于沒有通過接口定義業務方法的類，則可以通過CGLIB創建動態代理。

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CGLIB 創建代理的速度比較慢，但創建代理后運行的速度卻非常快，而 JDK 動態代理正好相反。如果在運行的時候不斷地用 CGLIB 去創建代理，系統的性能會大打折扣。因此如果有接口，Spring默認使用JDK 動態代理，源代碼如下：

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactory, Serializable {
@Override
public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
Class<?> targetClass = config.getTargetClass();
if (targetClass == null) {
throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
"Either an interface or a target is required for proxy creation.");
}
if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
return new ObjenesisCGLIBAopProxy(config);
}
else {
return new JdkDynamicAopProxy(config);
}
}
}

在了解Spring代理的兩種特點后，我們也就知道在做事務切面配置時的一些注意事項，例如JDK代理時方法必須是public，CGLIB代理時必須是public、protected，且類不能是final的；在依賴注入時，如果屬性類型定義為實現類，JDK代理時會報如下注入異常：

org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'com.wwb.test.TxTestAop': Unsatisfied dependency expressed through field 'service'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanNotOfRequiredTypeException: Bean named 'stockService' is expected to be of type 'com.wwb.service.StockProcessServiceImpl' but was actually of type 'com.sun.proxy.$Proxy14'

但如果修改為CGLIB代理時則會成功注入，所以如果有接口，建議注入時該類屬性都定義為接口。另外事務切點都配置在實現類和接口都可以生效，但建議加在實現類上。

官網關于Spring AOP的詳細介紹

https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/core.html%23aop

三、Spring事務的那些坑

通過之前章節，相信您已經掌握了spring事務的使用方式與原理，不過還是要注意，因為一不小心就可能就掉坑。首先看第一個坑：

3.1 事務不生效

測試代碼，事務AOP配置：

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="openAccount" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
<tx:method name="openStock" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
<tx:method name="openStockInAnotherDb" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRES_NEW"/>
<tx:method name="openTx" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
<tx:method name="openWithoutTx" isolation="DEFAULT" propagation="NEVER"/>
<tx:method name="openWithMultiTx" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
</tx:advice>

public class StockProcessServiceImpl implements IStockProcessService{
@Autowired
private IAccountDao accountDao;
@Autowired
private IStockDao stockDao;
@Override
public void openAccount(String aname, double money) {
accountDao.insertAccount(aname, money);
}
@Override
public void openStock(String sname, int amount) {
stockDao.insertStock(sname, amount);
}
@Override
public void openStockInAnotherDb(String sname, int amount) {
stockDao.insertStock(sname, amount);
}
}
public void insertAccount(String aname, double money) {
String sql = "insert into account(aname, balance) values(?,?)";
this.getJdbcTemplate().update(sql, aname, money);
DbUtils.printDBConnectionInfo("insertAccount",getDataSource());
}
public void insertStock(String sname, int amount) {
String sql = "insert into stock(sname, count) values (?,?)";
this.getJdbcTemplate().update(sql , sname, amount);
DbUtils.printDBConnectionInfo("insertStock",getDataSource());
}
public static void printDBConnectionInfo(String methodName,DataSource ds) {
Connection connection = DataSourceUtils.getConnection(ds);
System.out.println(methodName+" connection hashcode="+connection.hashCode());
}

//調用同類方法，外圍配置事務
public void openTx(String aname, double money) {
openAccount(aname,money);
openStock(aname,11);
}

1.運行輸出：

insertAccount connection hashcode=319558327

insertStock connection hashcode=319558327

//調用同類方法，外圍未配置事務
public void openWithoutTx(String aname, double money) {
openAccount(aname,money);
openStock(aname,11);
}

2.運行輸出：

insertAccount connection hashcode=1333810223

insertStock connection hashcode=1623009085

//通過AopContext.currentProxy()方法獲取代理
@Override
public void openWithMultiTx(String aname, double money) {
openAccount(aname,money);
openStockInAnotherDb(aname, 11);//傳播級別為REQUIRES_NEW
}

3.運行輸出：

insertAccount connection hashcode=303240439

insertStock connection hashcode=303240439

可以看到2、3測試方法跟我們事務預期并一樣，結論：調用方法未配置事務、本類方法直接調用，事務都不生效！

究其原因，還是因為Spring的事務本質上是個代理類，而本類方法直接調用時其對象本身并不是織入事務的代理，所以事務切面并未生效。具體可以參見#Spring事務實現機制#章節。

Spring也提供了判斷是否為代理的方法：

public static void printProxyInfo(Object bean) {
System.out.println("isAopProxy"+AopUtils.isAopProxy(bean));
System.out.println("isCGLIBProxy="+AopUtils.isCGLIBProxy(bean));
System.out.println("isJdkProxy="+AopUtils.isJdkDynamicProxy(bean));
}

那如何修改為代理類調用呢？最直接的想法是注入自身，代碼如下：

@Autowired
private IStockProcessService stockProcessService;
//注入自身類，循環依賴，親測可以
public void openTx(String aname, double money) {
stockProcessService.openAccount(aname,money);
stockProcessService.openStockInAnotherDb (aname,11);
}

當然Spring提供了獲取當前代理的方法：代碼如下：

//通過AopContext.currentProxy()方法獲取代理
@Override
public void openWithMultiTx(String aname, double money) {
((IStockProcessService)AopContext.currentProxy()).openAccount(aname,money);
((IStockProcessService)AopContext.currentProxy()).openStockInAnotherDb(aname, 11);
}

另外Spring是通過TransactionSynchronizationManager類中線程變量來獲取事務中數據庫連接，所以如果是多線程調用或者繞過Spring獲取數據庫連接，都會導致Spring事務配置失效。

最后Spring事務配置失效的場景：

事務切面未配置正確
本類方法調用
多線程調用
繞開Spring獲取數據庫連接

接下來我們看下Spring的事務的另外一個坑:

3.2 事務不回滾

測試代碼：

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="buyStock" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
</tx:attributes>
</tx:advice>

public void buyStock(String aname, double money, String sname, int amount) throws StockException {
boolean isBuy = true;
accountDao.updateAccount(aname, money, isBuy);
// 故意拋出異常
if (true) {
throw new StockException("購買股票異常");
}
stockDao.updateStock(sname, amount, isBuy);
}

@Test
public void testBuyStock() {
try {
service.openAccount("dcbs", 10000);
service.buyStock("dcbs", 2000, "dap", 5);
} catch (StockException e) {
e.printStackTrace();
}
double accountBalance = service.queryAccountBalance("dcbs");
System.out.println("account balance is " + accountBalance);
}

輸出結果：

insertAccount connection hashcode=656479172

updateAccount connection hashcode=517355658

account balance is 8000.0

應用拋出異常，但accountDao.updateAccount卻進行了提交。究其原因，直接看Spring源代碼：

TransactionAspectSupport

protected void completeTransactionAfterThrowing(TransactionInfo txInfo, Throwable ex) {
if (txInfo != null && txInfo.hasTransaction()) {
if (logger.isTraceEnabled()) {
logger.trace("Completing transaction for [" + txInfo.getJoinpointIdentification() +
"] after exception: " + ex);
}
if (txInfo.transactionAttribute.rollbackOn(ex)) {
try {
txInfo.getTransactionManager().rollback(txInfo.getTransactionStatus());
}
catch (TransactionSystemException ex2) {
logger.error("Application exception overridden by rollback exception", ex);
ex2.initApplicationException(ex);
throw ex2;
}
…
}
public class DefaultTransactionAttribute extends DefaultTransactionDefinition implements TransactionAttribute {
@Override
public boolean rollbackOn(Throwable ex) {
return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);
}
…
}

由代碼可見，Spring事務默認只對RuntimeException和Error進行回滾，如果應用需要對指定的異常類進行回滾，可配置rollback-for=屬性，例如：

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="buyStock" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED" rollback-for="StockException"/>
</tx:attributes>
</tx:advice>

事務不回滾的原因：

事務配置切面未生效
應用方法中將異常捕獲
拋出的異常不屬于運行時異常（例如IOException），
rollback-for屬性配置不正確

接下來我們看下Spring事務的第三個坑：

3.3 事務超時不生效

測試代碼：

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="openAccountForLongTime" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED" timeout="3"/>
</tx:attributes>
</tx:advice>

@Override
public void openAccountForLongTime(String aname, double money) {
accountDao.insertAccount(aname, money);
try {
Thread.sleep(5000L);//在數據庫操作之后超時
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

@Test
public void testTimeout() {
service.openAccountForLongTime("dcbs", 10000);
}

正常運行，事務超時未生效

public void openAccountForLongTime(String aname, double money) {
try {
Thread.sleep(5000L); //在數據庫操作之前超時
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
accountDao.insertAccount(aname, money);
}

拋出事務超時異常，超時生效

org.springframework.transaction.TransactionTimedOutException: Transaction timed out: deadline was Fri Nov 23 17:03:02 CST 2018

at org.springframework.transaction.support.ResourceHolderSupport.checkTransactionTimeout(ResourceHolderSupport.java:141)

…

通過源碼看看Spring事務超時的判斷機制：

ResourceHolderSupport

/**
* Return the time to live for this object in milliseconds.
* @return number of millseconds until expiration
* @throws TransactionTimedOutException if the deadline has already been reached
*/
public long getTimeToLiveInMillis() throws TransactionTimedOutException{
if (this.deadline == null) {
throw new IllegalStateException("No timeout specified for this resource holder");
}
long timeToLive = this.deadline.getTime() - System.currentTimeMillis();
checkTransactionTimeout(timeToLive <= 0);
return timeToLive;
}
/**
* Set the transaction rollback-only if the deadline has been reached,
* and throw a TransactionTimedOutException.
*/
private void checkTransactionTimeout(boolean deadlineReached) throws TransactionTimedOutException {
if (deadlineReached) {
setRollbackOnly();
throw new TransactionTimedOutException("Transaction timed out: deadline was " + this.deadline);
}
}

通過查看getTimeToLiveInMillis方法的Call Hierarchy，可以看到被DataSourceUtils的applyTimeout所調用，繼續看applyTimeout的Call Hierarchy，可以看到有兩處調用，一個是JdbcTemplate，一個是TransactionAwareInvocationHandler類，后者是只有TransactionAwareDataSourceProxy類調用，該類為DataSource的事務代理類，我們一般并不會用到。難道超時只能在這調用JdbcTemplate中生效？寫代碼親測：

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
<tx:attributes>
<tx:method name="openAccountForLongTimeWithoutJdbcTemplate" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED" timeout="3"/>
</tx:attributes>
</tx:advice>

public void openAccountForLongTimeWithoutJdbcTemplate(String aname, double money) {
try {
Thread.sleep(5000L);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
accountDao.queryAccountBalanceWithoutJdbcTemplate(aname);
}
public double queryAccountBalanceWithoutJdbcTemplate(String aname) {
String sql = "select balance from account where aname = ?";
PreparedStatement prepareStatement;
try {
prepareStatement = this.getConnection().prepareStatement(sql);
prepareStatement.setString(1, aname);
ResultSet executeQuery = prepareStatement.executeQuery();
while(executeQuery.next()) {
return executeQuery.getDouble(1);
}
} catch (CannotGetJdbcConnectionException | SQLException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
return 0;
}