【分布式事务系列六】jotm分布式事务源码分析

原创
2015/12/18 15:25
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#0 系列目录#

#1 了解xapool# 我们在前一篇文章中了解到jotm配合xapool共同完成了分布式事务。jotm主要提供了事务管理器TransactionManager的功能而xapool则通过使用非XA数据库驱动实现了XA数据库驱动的效果。深入了解xapool之前,我们需要认识下XA数据库驱动到底是什么?

##1.1 XA数据库驱动## ###1.1.1 DataSource和ConnectionPoolDataSource### 先来看下javax.sql.DataSource接口内容:

public interface DataSource  extends CommonDataSource,Wrapper {
    Connection getConnection() throws SQLException;
    Connection getConnection(String username, String password) throws SQLException;
}

DataSource就是提供Connection的。再来看下ConnectionPoolDataSource接口内容:

public interface ConnectionPoolDataSource  extends CommonDataSource {
    PooledConnection getPooledConnection() throws SQLException;
    PooledConnection getPooledConnection(String user, String password) throws SQLException;
}

ConnectionPoolDataSource就是提供PooledConnection,它代表了一个与数据库的物理连接,接口如下:

public interface PooledConnection {
    Connection getConnection() throws SQLException;
}

这个物理连接能够产生Connection。Connection作为PooledConnection的一个handle,即PooledConnection可以产生多个Connection来供使用。总结如下:

ConnectionPoolDataSource-》PooledConnection-》Connection

DataSource-》Connection

总之需要带着怀疑的眼光去看待问题,以上看法不一定对。如果想深入探究,就需要各位去仔细去斟酌。

###1.1.2 XADataSource### 再来看下javax.sql.XADataSource的接口内容:

public interface XADataSource extends CommonDataSource {
    XAConnection getXAConnection() throws SQLException;
    XAConnection getXAConnection(String user, String password) throws SQLException;
}

XADataSource就是提供XAConnection的,什么是XAConnection呢?

public interface XAConnection extends PooledConnection {
    javax.transaction.xa.XAResource getXAResource();
}

可以看到XAConnection不仅能够获取Connection(PooledConnection的功能),还能获取与数据库通信的一个代表XAResource,有了这个通信代表,我们就可以与数据库进行交互,实现两阶段提交协议

###1.1.3 什么是XA数据库驱动### 即实现了XADataSource接口的数据库驱动,它能够为我们创建XAConnection,有了XAConnection我们既能获取普通常见的Connection,又能获取XAResource,实现与数据库的交互,进而可以实现两阶段提交协议。

所以XA数据库驱动的最重要核心就是:有了XAResource的实现,能与数据库进行双向交互

目前大部分数据库都是支持XA驱动的,如:

  • 对mysql来说,我们所用的mysql-connector-java jar包,就是支持的,它所提供的XADataSource实现是: com.mysql.jdbc.jdbc2.optional.MysqlXADataSource。
  • 对oracle来说,它所提供的XADataSource实现是: oracle.jdbc.xa.client.OracleXADataSource。

##1.2 xapool的内容## XA数据库驱动按道理上讲,应该是数据库来负责提供的。xapool就是在数据库驱动不是XA驱动的前提下,模拟了XA驱动。这种模拟情况下,与数据库的交互仍然是单向的

###1.2.1 xapool的整体功能###

  • Generic Pool:一个pool的功能,用来存储Object。
  • StandardDataSource和StandardXADataSource,分别用于产生Connection和XAConnection。
  • StandardPoolDataSource和StandardXAPoolDataSource 对上述那一对dataSource都加上了Generic Pool的功能,使用pool来维护和管理Connection(实际上是PooledConnection)和XAConnection。

###1.2.2 认识GenericPool### 它实现了一个pool的功能,和其他的pool的大体功能都差不多,它可以存储和管理任何对象。只要你实现了相应的接口,这里即PoolHelper接口,看下GenericPool的构造函数:

public GenericPool(PoolHelper helper) {
    this(helper,
        DEFAULT_MINSIZE,
        DEFAULT_MAXSIZE,
        DEFAULT_EXPIRATION,
        DEFAULT_SLEEPTIME);
}

GenericPool需要一个PoolHelper和一些参数设置(pool中object个数的最大值、最小值等)。来看下PoolHelper:

public interface PoolHelper {
    public void expire(Object o); // object specific work to kill the object
    public boolean checkThisObject(Object o);
    // check if the object is still valid
    public boolean testThisObject(Object o); // check if the object is closed
    public GenerationObject create() throws SQLException;
    public GenerationObject create(String _user, String _password)
        throws SQLException;
    public String toString();
}

可以看到GenericPool通过PoolHelper对外暴漏出一些方法,通过PoolHelper的create方法将创建的object存放至pool中,通过PoolHelper的expire方法将pool中的object真正意义上的删除掉(而不仅仅是从pool中移除)。

###1.2.3 StandardDataSource和StandardXADataSource### StandardDataSource需要实现DataSource的功能,即能够获取Connection。这个实现还是比较简单的,就是利用jdbc原始方式DriverManager来获取,如下:

Connection conn=DriverManager.getConnection(url, prop);

StandardXADataSource需要实现XADataSource的功能,即能够获取XAConnection,同时通过XAConnection能获取XAResource。这里的XAResource留到和jotm的事务管理器一起来说。

###1.2.4 StandardPoolDataSource和StandardXAPoolDataSource###

  1. StandardPoolDataSource:内部拥有一个GenericPool,它自己实现了PoolHelper,我们来看看它把什么对象交给pool来管理了,即看看它怎么实现PoolHelper的create方法的:

输入图片说明

它内部拥有一个ConnectionPoolDataSource对象,即图片中cpds对象,它能够产生PooledConnection(上文已说过,可以回去查看)。可以看到向pool中存放的对象,并不是Connection,而是PooledConnection,上文说过,它是与数据库的一个物理连接,它能够产生Connection。

**总结一下就是:**StandardPoolDataSource利用内部ConnectionPoolDataSource对象来创建PooledConnection,然后把创建的PooledConnection交给内部的GenericPool来维护和管理。

  1. StandardXAPoolDataSource:内部拥有一个GenericPool,它自己实现了PoolHelper,我们来看看它把什么对象交给pool来管理了,即看看它怎么实现PoolHelper的create方法的:

输入图片说明

它内部拥有一个XADataSource对象,即图片中的xads,它能够产生XAConnection(上文已说过,可以回去查看)。可以看到向pool中存放的对象是XAConnection。

**总结一下就是:**StandardXAPoolDataSource利用内部的XADataSource对象来创建XAConnection,然后把创建的XAConnection交给内部的GenericPool来维护和管理。

#2 jotm的事务管理器# ##2.1 jotm要实现的JTA接口## jotm需要实现的JTA定义的接口有:

  1. javax.transaction.UserTransaction:面向开发者的使用接口(jotm的实现是org.objectweb.jotm.Current)
  2. javax.transaction.TransactionManager:事务管理器接口(jotm的实现是org.objectweb.jotm.Current)
  3. javax.transaction.Transaction:事务接口(jotm的实现是org.objectweb.jotm.TransactionImpl)
  4. javax.transaction.xa.Xid:全局事务的唯一标示(jotm的实现是org.objectweb.jotm.XidImpl)

##2.2 UserTransaction开启一个事务## 即org.objectweb.jotm.Current实现begin方法的源码内容:

  1. 第一步:创建一个全局的唯一标示Xid:
XidImpl otid = new XidImpl();
  1. 第二步:根据唯一标示和超时设置创建一个事务:
TransactionImpl tx = new TransactionImpl(otid, transactionTimeout);
  1. 第三步:对上述事务设定一个定时器:
tx.setTimer(timermgr.addTimer(tx, transactionTimeout, null, false));
  1. 第四步:把上述事务和Xid关系绑定到当前线程:
threadTx.set(tx); txXids.put(xid, tx);

org.objectweb.jotm.Current有这三个线程绑定数据:

private static transient ThreadLocal<TransactionImpl> threadTx = new ThreadLocal<TransactionImpl>();
private static transient ThreadLocal<Integer> threadTimeout = new ThreadLocal<Integer>();
private static transient Map<Xid, TransactionImpl> txXids = new HashMap<Xid, TransactionImpl>();

##2.3 TransactionImpl与XAResource的交互## 在我们创建完成事务后,开始使用业务逻辑操作时即上一篇的工程项目中使用JdbcTemplate时,就会执行TransactionImpl与XAResource的交互,即javax.transaction.Transaction接口方法enlistResource(XAResource xaRes):即把与资源管理器的通信代表XAResource加入到当前事务中来,在看TransactionImpl是如何来实现的之前,先了解下TransactionImpl中SubCoordinator的内部结构。

###2.3.1 TransactionImpl中SubCoordinator的内部结构### TransactionImpl内部有一个SubCoordinator,这就是一个两阶段提交中的协调者

SubCoordinator内部含有2个集合:

private Vector resourceList = new Vector();
private Vector javaxxidList = new Vector();

一个是存放XAResource的,另一个是存放对应XAResource的xid。这样的做法有点难以接受,他们仅仅靠位置来对应XAResource和Xid的关系。这里说明下,每个事务都会有一个xid进行标示,每个XAResource都会有另一个xid来标示

SubCoordinator实现了一个接口org.objectweb.jotm.Resource,接口定义如下:

public interface Resource extends Remote {

    /** 
     * phase 1 of the 2PC.
     *
     * @return int vote commit, rollback, or readonly.
     */
    public int prepare() throws RemoteException;
    public final static int VOTE_COMMIT = 0;
    public final static int VOTE_ROLLBACK = 1;
    public final static int VOTE_READONLY = 2;

    /** 
     * rollback transaction
     */
    public void rollback() throws RemoteException;

    /** 
     * phase 2 of the 2PC.
     */
    public void commit() throws RemoteException;

    /** 
     * commit 1 phase.
     */
    public void commit_one_phase() throws RemoteException;

    /** 
     * forget heuristics about this transaction.
     */
    public void forget() throws RemoteException;
}

可以清楚的看到这个org.objectweb.jotm.Resource接口就是针对两阶段提交来定义的。先有prepare方法进行投票,根据返回值结果(上述三个结果VOTE_COMMIT、VOTE_ROLLBACK、VOTE_READONLY)来选择下一步是执行commit还是rollback还是forget(当返回结果为VOTE_READONLY只读时,执行forget,即忽略这个事务)。

来看下SubCoordinator是如何来实现这个接口的:

  1. 接口方法int prepare():
  • 第一步:先将所有的XAResource结束事务边界,即调用XAResource的end方法,然后从事务TransactionImpl的enlistedXARes列表中移至delistedXARes,事务TransactionImpl也有如下三个数据:
private List<XAResource> enlistedXARes = Collections.synchronizedList(new ArrayList<XAResource>());

private List<XAResource> delistedXARes = null;

private List<javax.transaction.xa.Xid> enlistedJavaxXid = Collections.synchronizedList(new ArrayList<javax.transaction.xa.Xid>());

也就是说事务中保存了一份XAResource,事务中的SubCoordinator也保存了一份。整个过程代码如下:

// 先将enlistedXARes全部移至delistedXARes
delistedXARes = new ArrayList<XAResource>(enlistedXARes); 
for (XAResource xar : delistedXARes) {
    delistResource(xar, flag);
}

public boolean delistResource(XAResource xares, int flag){
    // 结束事务边界
    xares.end (myjavaxxid, flag);

    //从enlistedXARes、enlistedJavaxXid列表中移除
    enlistedXARes.remove(xares);
    enlistedJavaxXid.remove(javaxxid);
    //略
}
  • 第二步:开始准备预提交,遍历SubCoordinator中所有的XAResource,依次进行预提交即执行每个XAResource的prepare方法(简化了部分内容):
ret=VOTE_READONLY; 
int errors = 0; 
for (int i = 0; i < resourceList.size(); i++) {
    XAResource res = (XAResource) resourceList.elementAt(i);
    javax.transaction.xa.Xid myjavaxxid = (javax.transaction.xa.Xid) javaxxidList.elementAt(i);
    if (errors > 0) {
        res.rollback(myjavaxxid);
    }else{
        try {
            switch (res.prepare(myjavaxxid)) {
                case XAResource.XA_OK :
                    ret = VOTE_COMMIT;
                    break;
                case XAResource.XA_RDONLY :
                    break;
            }
        } catch (XAException e) {
            ret = VOTE_ROLLBACK;
            errors++
        }
    }
} 
return ret;

这里还是同步执行,效率肯定很慢。

  1. 接口方法void rollback():
  • 第一步:同上第一步,先将所有的XAResource结束事务边界,然后从事务TransactionImpl的enlistedXARes列表中移至delistedXARes
  • 第二步:遍历SubCoordinator中所有的XAResource,依次执行每个XAResource的rollback方法。
  1. **接口方法void commit():**也是类似,将XAResource依次执行commit操作。

###2.3.2 TransactionImpl的enlistResource操作### 即把与资源管理器的通信代表XAResource加入到当前事务中来,enlistResource(XAResource xares)含有如下操作:

  1. 第一步:添加到TransactionImpl中的SubCoordinator中:
subcoord.addResource(xares);
  1. 第二步:创建该XAResource对应的xid:
Xid resXid = new XidImpl( getXid(),subcoord.getXaresIndex(xares));
javax.transaction.xa.Xid javaxxid = new JavaXidImpl(resXid);
  1. 第三步:把该xid加入进SubCoordinator中:
subcoord.addJavaxXid(javaxxid);
  1. 第四步:开始XAResource的事务边界:
xares.start (javaxxid, flag);
  1. 第五步:把上述XAResource和xid也存放到事务TransactionImpl中:
enlistedXARes.add(xares);
enlistedJavaxXid.add(javaxxid);

TransactionImpl的delistResource操作就不再说明了。基本类似,详情自己去看源码。

##2.4 UserTransaction提交或回滚一个事务##

  1. 第一步:首先从当前线程中获取绑定的事务即TransactionImpl,依托该事务进行回滚或者提交,TransactionImpl会依托内部的协调者SubCoordinator来进行提交或者回滚;
  2. 第二步:清空当前线程绑定的事务;

#3 jotm和xapool的交互# ##3.1 在业务逻辑操作中XAResource加入进事务## 在执行业务逻辑的时候即如下:

jdbcTemplate.update("insert into user(name,age) values(?,?)",user.getName(),user.getAge());

再对照着配置文件来看:

<bean id="dataSourceA" class="org.enhydra.jdbc.pool.StandardXAPoolDataSource"  destroy-method="shutdown">
     <property name="dataSource">  
        <bean class="org.enhydra.jdbc.standard.StandardXADataSource" destroy-method="shutdown">  
            <property name="transactionManager" ref="jotm" />  
            <property name="driverName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />  
            <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/test?useUnicode=true&amp;characterEncoding=utf-8" />  
        </bean>  
    </property>     
    <property name="user" value="root" />  
    <property name="password" value="ligang" />  
</bean>

这时候jdbcTemplate会从dataSource中获取一个Connection来执行sql,即从StandardXAPoolDataSource中获取Connection。具体步骤如下:

  1. 第一步:StandardXAPoolDataSource发现它内部的pool还没有初始化,启动初始化。初始化会创建指定数量的的对象,StandardXAPoolDataSource在pool中存放和维护的对象是StandardXAConnection。而StandardXAConnection的创建委托给了由内部的StandardXADataSource来进行创建。初始化过后,pool中就存在了指定数量的StandardXAConnection对象
  2. 第二步:获取Connection,会先从pool中获取一个StandardXAConnection,该对象再进行包装,封装成一个StandardXAConnectionHandle,返回给用户,所以用户使用的Connection是StandardXAConnectionHandle类型的
  3. 第三步:使用StandardXAConnectionHandle来执行sql操作前,会进行事务的判断,如下:

输入图片说明

先获取和当前线程绑定的事务,它是通过上述配置文件中配置的transactionManager来获取的,如下:

Transaction ntx = transactionManager.getTransaction(); 

如果存在事务,则设置当前自动提交为false。因为StandardXAConnection底层还是使用的是普通的Connection来完成的,所以此操作就是设置一个普通的Connection的自动提交为false。将XAResource加入到当前事务中。

这个XAResource是什么类型呢?就是StandardXAConnection,它实现了XAResource:

public class StandardXAConnection extends StandardPooledConnection implements XAConnection, XAResource

也就是说事务TransactionImpl的提交和回滚和prepare操作依赖于TransactionImpl内部的SubCoordinator,而SubCoordinator又会依次调用每个XAResource(这里即StandardXAConnection)的提交和回滚和prepare操作。而StandardXAConnection内部只有一个普通的Connection,所以StandardXAConnection要利用普通的Connection来模拟XAResource的操作

##3.2 案例总结## 针对上一篇文章介绍的工程项目,简单总结下:

@Transactional
public void save(User user){
    userDao.save(user);
    logDao.save(user);
    throw new RuntimeException();
}
  1. 第一步:有了@Transactional注解,会把创建出代理对象,加入事务拦截器,在执行save方法之前,会先使用UserTransaction开启一个事务即TransactionImpl,并创建一个xid,进行标示,然后把该事务绑定到当前线程。

  2. 第二步:使用userDao执行业务逻辑时,即使用JdbcTemplate操作时,会从StandardXAPoolDataSource中获取一个Connection

首选会初始化StandardXAPoolDataSource中的pool,创建出指定数量的StandardXAConnection,然后再从pool中获取一个StandardXAConnection,StandardXAConnection又进行再次包装成StandardXAConnectionHandle,返回给用户作为Connection。

  1. 第三步:使用Connection(这里即StandardXAConnectionHandle)执行sql前,会根据事务管理器获取当前线程绑定的事务,如果有,则设置StandardXAConnectionHandle的自动提交为false,最终是设置到普通的Connection上了。并且把XAResource加入到当前事务中,即把StandardXAConnection加入到TransactionImpl中,同时开启XAResource的事务边界,即调用start方法

  2. 第四步:一旦执行过程发生异常,spring的PlatformTransactionManager这里即JtaTransactionManager,会获取UserTransaction(这里即org.objectweb.jotm.Current)进行回滚操作,它会获取当前此线程绑定的事务TransactionImpl进行回滚,TransactionImpl会委托到内部的协调者SubCoordinator,SubCoordinator会调用每个加入进来的XAResource(这里即StandardXAConnection)执行回滚操作,StandardXAConnection则会依托内部的普通Connection进行回滚操作。

##3.3 遗留问题## 可以看到上述过程,事务TransactionImpl内部的协调者SubCoordinator虽然实现了两阶段提交过程的代码,但是在上述案例中并没有体现出来,也就是没有去调用过prepare过程

上述过程SubCoordinator仅仅起到了一个收集Connection的作用,首选把所有的Connection的自动提交设置为false,执行业务操作,一旦发现异常,则执行每个Connection的rollback操作。

所以到底怎么去使用两阶段提交模式呢?

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