java事务学习笔记总结
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夜黑人模糊灬 发表于3个月前
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摘要: 事务

通过这段时间的对Java事务机制的学习,用这篇文章做个阶段性的总结,后续如果有时间,还可以深入学习和研究下分布式事务的补偿机制(目前中国只有阿里巴巴在这方面有成熟的研究成果),后续的学习成果,我也会补充到该系列文章中

一、什么是JAVA事务

    通常的观念认为,事务仅与数据库相关。

    事务必须服从ISO/IEC所制定的ACID原则。ACID是原子性(atomicity)、一致性(consistency)、隔离性 (isolation)和持久性(durability)的缩写。事务的原子性表示事务执行过程中的任何失败都将导致事务所做的任何修改失效。一致性表示 当事务执行失败时,所有被该事务影响的数据都应该恢复到事务执行前的状态。隔离性表示在事务执行过程中对数据的修改,在事务提交之前对其他事务不可见。持 久性表示已提交的数据在事务执行失败时,数据的状态都应该正确。

    通俗的理解,事务是一组原子操作单元,从数据库角度说,就是一组SQL指令,要么全部执行成功,若因为某个原因其中一条指令执行有错误,则撤销先前执行过的所有指令。更简答的说就是:要么全部执行成功,要么撤销不执行。

    既然事务的概念从数据库而来,那Java事务是什么?之间有什么联系?

    实际上,一个Java应用系统,如果要操作数据库,则通过JDBC来实现的。增加、修改、删除都是通过相应方法间接来实现的,事务的控制也相应转移到Java程序代码中。因此,数据库操作的事务习惯上就称为Java事务。

    二、为什么需要Java事务

    事务是为解决数据安全操作提出的,事务控制实际上就是控制数据的安全访问。举一个简单例子:比如银行转帐业务,账户A要将自己账户上的1000元转到B账 户下面,A账户余额首先要减去1000元,然后B账户要增加1000元。假如在中间网络出现了问题,A账户减去1000元已经结束,B因为网络中断而操作 失败,那么整个业务失败,必须做出控制,要求A账户转帐业务撤销。这才能保证业务的正确性,完成这个操作就需要事务,将A账户资金减少和B账户资金增加方 到一个事务里面,要么全部执行成功,要么操作全部撤销,这样就保持了数据的安全性。

    三、Java事务的类型

    Java事务的类型有三种:JDBC事务、JTA(Java Transaction API)事务、容器事务。

    1、JDBC事务

    JDBC 事务是用 Connection 对象控制的。JDBC Connection 接口( java.sql.Connection )提供了两种事务模式:自动提交和手工提交。 java.sql.Connection 提供了以下控制事务的方法:

public void setAutoCommit(boolean)
public boolean getAutoCommit()
public void commit()
public void rollback()


    使用 JDBC 事务界定时,您可以将多个 SQL 语句结合到一个事务中。JDBC 事务的一个缺点是事务的范围局限于一个数据库连接。一个 JDBC 事务不能跨越多个数据库。

 

    2、JTA(java Transaction API)事务

    JTA是一种高层的,与实现无关的,与协议无关的API,应用程序和应用服务器可以使用JTA来访问事务。

    JTA允许应用程序执行分布式事务处理——在两个或多个网络计算机资源上访问并且更新数据,这些数据可以分布在多个数据库上。JDBC驱动程序的JTA支持极大地增强了数据访问能力。

    如果计划用 JTA 界定事务,那么就需要有一个实现 javax.sql.XADataSource 、 javax.sql.XAConnection 和 javax.sql.XAResource 接口的 JDBC 驱动程序。一个实现了这些接口的驱动程序将可以参与 JTA 事务。一个 XADataSource 对象就是一个 XAConnection 对象的工厂。 XAConnection s 是参与 JTA 事务的 JDBC 连接。

    您将需要用应用服务器的管理工具设置 XADataSource .从应用服务器和 JDBC 驱动程序的文档中可以了解到相关的指导。

     J2EE应用程序用 JNDI 查询数据源。一旦应用程序找到了数据源对象,它就调用 javax.sql.DataSource.getConnection() 以获得到数据库的连接。

    XA 连接与非 XA 连接不同。一定要记住 XA 连接参与了 JTA 事务。这意味着 XA 连接不支持 JDBC 的自动提交功能。同时,应用程序一定不要对 XA 连接调用 java.sql.Connection.commit() 或者 java.sql.Connection.rollback() .

    相反,应用程序应该使用 UserTransaction.begin()、 UserTransaction.commit() 和 serTransaction.rollback() .

作为java平台上事务规范JTA(Java Transaction API)也定义了对XA事务的支持,实际上,JTA是基于XA架构上建模的,在JTA 中,事务管理器抽象为javax.transaction.TransactionManager接口,并通过底层事务服务(即JTS)实现。像很多其他的java规范一样,JTA仅仅定义了接口,具体的实现则是由供应商(如J2EE厂商)负责提供,目前JTA的实现主要由以下几种:
  1.J2EE容器所提供的JTA实现(JBoss)
  2.独立的JTA实现:如JOTM,Atomikos.这些实现可以应用在那些不使用J2EE应用服务器的环境里用以提供分布事事务保证。如Tomcat,Jetty以及普通的java应用。
  3.两阶段提交
  所有关于分布式事务的介绍中都必然会讲到两阶段提交,因为它是实现XA分布式事务的关键(确切地说:两阶段提交主要保证了分布式事务的原子性:即所有结点要么全做要么全不做)。所谓的两个阶段是指:第一阶段:准备阶段和第二阶段:提交阶段。
  3.1.准备阶段:事务协调者(事务管理器)给每个参与者(资源管理器)发送Prepare消息,每个参与者要么直接返回失败(如权限验证失败),要么在本地执行事务,写本地的redo和undo日志,但不提交,到达一种“万事俱备,只欠东风”的状态。(关于每一个参与者在准备阶段具体做了什么目前我还没有参考到确切的资料,但是有一点非常确定:参与者在准备阶段完成了几乎所有正式提交的动作,有的材料上说是进行了“试探性的提交”,只保留了最后一步耗时非常短暂的正式提交操作给第二阶段执行。)
  3.2.提交阶段:如果协调者收到了参与者的失败消息或者超时,直接给每个参与者发送回滚(Rollback)消息;否则,发送提交(Commit)消息;参与者根据协调者的指令执行提交或者回滚操作,释放所有事务处理过程中使用的锁资源。(注意:必须在最后阶段释放锁资源)
  将提交分成两阶段进行的目的很明确,就是尽可能晚地提交事务,让事务在提交前尽可能地完成所有能完成的工作,这样,最后的提交阶段将是一个耗时极短的微小操作,这种操作在一个分布式系统中失败的概率是非常小的,也就是所谓的“网络通讯危险期”非常的短暂,这是两阶段提交确保分布式事务原子性的关键所在。(唯一理论上两阶段提交出现问题的情况是当协调者发出提交指令后当机并出现磁盘故障等永久性错误,导致事务不可追踪和恢复)
  从两阶段提交的工作方式来看,很显然,在提交事务的过程中需要在多个节点之间进行协调,而各节点对锁资源的释放必须等到事务最终提交时,这样,比起一阶段提交,两阶段提交在执行同样的事务时会消耗更多时间。事务执行时间的延长意味着锁资源发生冲突的概率增加,当事务的并发量达到一定数量的时候,就会出现大量事务积压甚至出现死锁,系统性能就会严重下滑。这就是使用XA事务的副作用
  4.一阶段提交(Best Efforts 1PC模式)
  不像两阶段提交那样复杂,一阶段提交非常直白,就是从应用程序向数据库发出提交请求到数据库完成提交或回滚之后将结果返回给应用程序的过程。一阶段提交不需要“协调者”角色,各结点之间不存在协调操作,因此其事务执行时间比两阶段提交要短,但是提交的“危险期”是每一个事务的实际提交时间,相比于两阶段提交,一阶段提交出现在“不一致”的概率就变大了。但是我们必须注意到:只有当基础设施出现问题的时候(如网络中断,当机等),一阶段提交才可能会出现“不一致”的情况,相比它的性能优势,很多团队都会选择这一方案。关于在spring环境下如何实现一阶段提交,有一篇非常优秀的文章值得参考:http://www.javaworld.com/javaworld/jw-01-2009/jw-01-spring-transactions.html?page=5

 

    3、容器事务

    容器事务主要是J2EE应用服务器提供的,容器事务大多是基于JTA完成,这是一个基于JNDI的,相当复杂的API实现。相对编码实现JTA事务管理, 我们可以通过EJB容器提供的容器事务管理机制(CMT)完成同一个功能,这项功能由J2EE应用服务器提供。这使得我们可以简单的指定将哪个方法加入事 务,一旦指定,容器将负责事务管理任务。这是我们土建的解决方式,因为通过这种方式我们可以将事务代码排除在逻辑编码之外,同时将所有困难交给J2EE容 器去解决。使用EJB CMT的另外一个好处就是程序员无需关心JTA API的编码,不过,理论上我们必须使用EJB,并且庞大而复杂,使用起来极其麻烦,基本上已经没有人使用被淘汰了

    四、三种Java事务差异

    1、JDBC事务控制的局限性在一个数据库连接内,但是其使用简单。

    2、JTA事务的功能强大,事务可以跨越多个数据库或多个DAO,使用也比较复杂。

    3、容器事务,主要指的是J2EE应用服务器提供的事务管理,局限于EJB应用使用。

    五、总结

    Java事务控制是构建J2EE应用不可缺少的一部分,合理选择应用何种事务对整个应用系统来说至关重要。一般说来,在单个JDBC 连接连接的情况下可以选择JDBC事务,在跨多个连接或者数据库情况下,需要选择使用JTA事务,如果用到了EJB,则可以考虑使用EJB容器事务

Java的JDBC事务

事务的特性:

1) 原子性(atomicity):事务是数据库的逻辑工作单位,而且是必须是原子工作单位,对于其数据修改,要么全部执行,要么全部不执行。

2) 一致性(consistency):事务在完成时,必须是所有的数据都保持一致状态。在相关数据库中,所有规则都必须应用于事务的修改,以保持所有数据的完整性。

3) 隔离性(isolation):一个事务的执行不能被其他事务所影响。

4) 持久性(durability):一个事务一旦提交,事物的操作便永久性的保存在DB中。即使此时再执行回滚操作也不能撤消所做的更改。

 

事务(Transaction):是并发控制的单元,是用户定义的一个操作序列。这些操作要么都做,要么都不做,是一个不可分割的工作单位。通过事务,sql server 能将逻辑相关的一组操作绑定在一起,以便服务器 保持数据的完整性。事务通常是以begin transaction开始,以commit或rollback结束。Commint表示提交,即提交事务的所有操作。具体地说就是将事务中所有对数据的更新写回到磁盘上的物理数据库中去,事务正常结束。Rollback表示回滚,即在事务运行的过程中发生了某种故障,事务不能继续进行,系统将事务中对数据库的所有已完成的操作全部撤消,滚回到事务开始的状态。

 

自动提交事务:每条单独的语句都是一个事务。每个语句后都隐含一个commit。 (默认)

显式事务:以begin transaction显示开始,以commit或rollback结束。

隐式事务:当连接以隐式事务模式进行操作时,sql server数据库引擎实例将在提交或回滚当前事务后自动启动新事务。无须描述事物的开始,只需提交或回滚每个事务。但每个事务仍以commit或rollback显式结束。连接将隐性事务模式设置为打开之后,当数据库引擎实例首次执行下列任何语句时,都会自动启动一个隐式事务:alter table,insert,create,open ,delete,revoke ,drop,select, fetch ,truncate table,grant,update在发出commit或rollback语句之前,该事务将一直保持有效。在第一个事务被提交或回滚之后,下次当连接执行以上任何语句时,数据库引擎实例都将自动启动一个新事务。该实例将不断地生成隐性事务链,直到隐性事务模式关闭为止。

 

Java JDBC事务机制

  首先,我们来看看现有JDBC操作会给我们打来什么重大问题,比如有一个业务:当我们修改一个信息后再去查询这个信息,看是这是一个简单的业务,实现起来也非常容易,但当这个业务放在多线程高并发的平台下,问题自然就出现了,比如当我们执行了一个修改后,在执行查询之前有一个线程也执行了修改语句,这是我们再执行查询,看到的信息就有可能与我们修改的不同,为了解决这一问题,我们必须引入JDBC事务机制,其实代码实现上很简单,一下给出一个原理实现例子供大家参考:

private Connection conn = null;
private PreparedStatement ps = null;
try {

    conn.setAutoCommit(false);  //将自动提交设置为false    
    ps.executeUpdate("修改SQL"); //执行修改操作    
    ps.executeQuery("查询SQL");  //执行查询操作                   
    conn.commit();      //当两个操作成功后手动提交    
} catch (Exception e) {
    conn.rollback();    //一旦其中一个操作出错都将回滚,使两个操作都不成功    
    e.printStackTrace();
}

与事务相关的理论

1.事务并发处理可能引起的问题

脏读(dirty read) 一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据,

不可重复读(non-repeatable read) 一个事务的操作导致另一个事务前后两次读取到不同的数据

幻读(phantom read) 一个事务的操作导致另一个事务前后两次查询的结果数据量不同。

举例:

事务A、B并发执行时,

当A事务update后,B事务select读取到A尚未提交的数据,此时A事务rollback,则B读到的数据是无效的"脏"数据。

当B事务select读取数据后,A事务update操作更改B事务select到的数据,此时B事务再次读去该数据,发现前后两次的数据不一样。

当B事务select读取数据后,A事务insert或delete了一条满足A事务的select条件的记录,此时B事务再次select,发现查询到前次不存在的记录("幻影"),或者前次的某个记录不见了。

 

JDBC的事务支持

JDBC对事务的支持体现在三个方面:

1.自动提交模式(Auto-commit mode)

Connection提供了一个auto-commit的属性来指定事务何时结束。

a.当auto-commit为true时,当每个独立SQL操作的执行完毕,事务立即自动提交,也就是说每个SQL操作都是一个事务。

一个独立SQL操作什么时候算执行完毕,JDBC规范是这样规定的:

对数据操作语言(DML,如insert,update,delete)和数据定义语言(如create,drop),语句一执行完就视为执行完毕。

对select语句,当与它关联的ResultSet对象关闭时,视为执行完毕。

对存储过程或其他返回多个结果的语句,当与它关联的所有ResultSet对象全部关闭,所有update count(update,delete等语句操作影响的行数)和output parameter(存储过程的输出参数)都已经获取之后,视为执行完毕。

b. 当auto-commit为false时,每个事务都必须显示调用commit方法进行提交,或者显示调用rollback方法进行回滚。auto-commit默认为true。

JDBC提供了5种不同的事务隔离级别,在Connection中进行了定义。

 

2.事务隔离级别(Transaction Isolation Levels)

JDBC定义了五种事务隔离级别:

TRANSACTION_NONE JDBC驱动不支持事务

TRANSACTION_READ_UNCOMMITTED 允许脏读、不可重复读和幻读。

TRANSACTION_READ_COMMITTED 禁止脏读,但允许不可重复读和幻读。

TRANSACTION_REPEATABLE_READ 禁止脏读和不可重复读,单运行幻读。

TRANSACTION_SERIALIZABLE 禁止脏读、不可重复读和幻读。

 

3.保存点(SavePoint)

JDBC定义了SavePoint接口,提供在一个更细粒度的事务控制机制。当设置了一个保存点后,可以rollback到该保存点处的状态,而不是rollback整个事务。

Connection接口的setSavepoint和releaseSavepoint方法可以设置和释放保存点。

 

JDBC规范虽然定义了事务的以上支持行为,但是各个JDBC驱动,数据库厂商对事务的支持程度可能各不相同。如果在程序中任意设置,可能得不到想要的效果。为此,JDBC提供了DatabaseMetaData接口,提供了一系列JDBC特性支持情况的获取方法。比如,通过DatabaseMetaData.supportsTransactionIsolationLevel方法可以判断对事务隔离级别的支持情况,通过DatabaseMetaData.supportsSavepoints方法可以判断对保存点的支持情况。

 

Spring的事务

spring提供的事务管理可以分为两类:编程式的和声明式的。编程式的,比较灵活,但是代码量大,存在重复的代码比较多;声明式的比编程式的更灵活。

spring提供了几个关于事务处理的类:
TransactionDefinition //事务属性定义
TranscationStatus //代表了当前的事务,可以提交,回滚。
PlatformTransactionManager 这个是spring提供的用于管理事务的基础接口,其下有一个实现的抽象类AbstractPlatformTransactionManager,我们 使用的事务管理类例如DataSourceTransactionManager等都是这个类的子类。

一般事务定义步骤:

TransactionDefinition td = new TransactionDefinition();
TransactionStatus ts = transactionManager.getTransaction(td);
try
{ //do sth  
    transactionManager.commit(ts);
}
catch(Exception e){
    transactionManager.rollback(ts);
}

编程式主要使用transactionTemplate。省略了部分的提交,回滚,一系列的事务对象定义,需注入事务管理对象.
void add(){
transactionTemplate.execute( new TransactionCallback(){
pulic Object doInTransaction(TransactionStatus ts)
{ //do sth}
}
}

声明式:

使用TransactionProxyFactoryBean:

围绕Poxy的动态代理 能够自动的提交和回滚事务
org.springframework.transaction.interceptor.TransactionProxyFactoryBean

PROPAGATION_REQUIRED–支持当前事务,如果当前没有事务,就新建一个事务。这是最常见的选择。

PROPAGATION_SUPPORTS–支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。

PROPAGATION_MANDATORY–支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。

PROPAGATION_REQUIRES_NEW–新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。

PROPAGATION_NOT_SUPPORTED–以非事务方式执行操作,如果当前存在事务,就把当前事务挂起。

PROPAGATION_NEVER–以非事务方式执行,如果当前存在事务,则抛出异常。

PROPAGATION_NESTED–如果当前存在事务,则在嵌套事务内执行。如果当前没有事务,则进行与PROPAGATION_REQUIRED类似的操作。

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