Spring 源码分析:不得不重视的 Transaction 事务(二)

简介: 今天,正式介绍一下Java极客技术知识星球 SpringBoot 精髓之 SpringBoot-starter Spring 源码学习(八) AOP 使用和实现原理 Java:前程似锦的 NIO 2.0 我们谈谈面试技巧(初入职场年轻人该学的)

接着看我们的自动创建代理器是如何创建的:

AopNamespaceUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(parserContext, element)

public static void registerAutoProxyCreatorIfNecessary(
        ParserContext parserContext, Element sourceElement) {
    BeanDefinition beanDefinition = AopConfigUtils.registerAutoProxyCreatorIfNecessary(
            parserContext.getRegistry(), parserContext.extractSource(sourceElement));
    useClassProxyingIfNecessary(parserContext.getRegistry(), sourceElement);
    registerComponentIfNecessary(beanDefinition, parserContext);
}
private static void registerComponentIfNecessary(@Nullable BeanDefinition beanDefinition, ParserContext parserContext) {
    if (beanDefinition != null) {
        // 注册的 beanName 是 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator
        parserContext.registerComponent(
                new BeanComponentDefinition(beanDefinition, AopConfigUtils.AUTO_PROXY_CREATOR_BEAN_NAME));
    }
}

在这一步中,注册了一个 beanName 是 org.springframework.aop.config.internalAutoProxyCreator 的 bean:InfrastructureAdsivorAutoProxyCreator,下图是它的继承体系图:

8.jpg

infrastructrue_advisor_auto_proxy_creator_diagram

可以看到,它实现了 InstantiationAwareBeanPostProcessor 这个接口,也就是说在 Spring 容器中,所有 bean 实例化时,Spring 都会保证调用其 postProcessAfterInitialization 方法。

与上一篇介绍的 AOP 代理器一样,在实例化 bean 的时候,调用了代理器父类 AbstractAutoProxyCreator 的 postProcessAfterInitialization 方法:

public Object postProcessAfterInitialization(@Nullable Object bean, String beanName) {
    if (bean != null) {
        // 组装 key
        Object cacheKey = getCacheKey(bean.getClass(), beanName);
        if (this.earlyProxyReferences.remove(cacheKey) != bean) {
            // 如果适合被代理,则需要封装指定的 bean
            return wrapIfNecessary(bean, beanName, cacheKey);
        }
    }
    return bean;
}

其中关于 wrapIfNecessory 方法,在上一篇 AOP 中已经详细讲过,这里讲下这个方法做了什么工作:

  1. 找出指定 `bean` 对应的增强器
  2. 根据找出的增强器创建代理

与创建 AOP 代理相似的过程就不再重复说,讲下它们的不同点:


判断目标方法是否适合 canApply

AopUtils#canApply(Advisor, Class, boolean)

public static boolean canApply(Advisor advisor, Class<?> targetClass, boolean hasIntroductions) {
    if (advisor instanceof IntroductionAdvisor) {
        return ((IntroductionAdvisor) advisor).getClassFilter().matches(targetClass);
    }
    else if (advisor instanceof PointcutAdvisor) {
        PointcutAdvisor pca = (PointcutAdvisor) advisor;
        return canApply(pca.getPointcut(), targetClass, hasIntroductions);
    }
    else {
        // It doesn't have a pointcut so we assume it applies.
        return true;
    }
}

我们在前面看到,TransactionAttributeSourceAdvisor 的父类是 PointcutAdvisor,所以在目标方法判断的时候,会取出切点信息 pca.getPointcut()。

我们之前注入的切面类型 bean 是 AnnotationTransactionAttributeSource,通过下面的方法包装,最后返回对象类型是 TransactionAttributeSourcePointcut 的切点信息

private final TransactionAttributeSourcePointcut pointcut = new TransactionAttributeSourcePointcut() {
    @Override
    @Nullable
    protected TransactionAttributeSource getTransactionAttributeSource() {
        // 实现父类的方法,在子类中进行了扩展,返回之前在标签注册时的AnnotationTransactionAttributeSource
        return transactionAttributeSource;
    }
};

匹配标签 match

在匹配 match 操作中,区别的是 AOP 识别的是 @Before 、@After,而我们的事务 TX 识别的是 @Transactional 标签。

判断是否是事务方法的入口方法在这:

org.springframework.transaction.interceptor.TransactionAttributeSourcePointcut#matches

@Override
public boolean matches(Method method, Class<?> targetClass) {
    // 事务切点匹配的方法
    TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
    return (tas == null || tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) != null);
}

那它到底到哪一步解析事务注解的呢,继续跟踪代码,答案是:

AnnotationTransactionAttributeSource#determineTransactionAttribute

protected TransactionAttribute determineTransactionAttribute(AnnotatedElement element) {
    for (TransactionAnnotationParser parser : this.annotationParsers) {
        TransactionAttribute attr = parser.parseTransactionAnnotation(element);
        if (attr != null) {
            return attr;
        }
    }
    return null;
}

在这一步中,遍历注册的注解解析器进行解析,由于我们关注的是事务解析,所以直接定位到事务注解的解析器:

SpringTransactionAnnotationParser#parseTransactionAnnotation(AnnotatedElement)

public TransactionAttribute parseTransactionAnnotation(AnnotatedElement element) {
    // 解析事务注解的属性
    AnnotationAttributes attributes = AnnotatedElementUtils.findMergedAnnotationAttributes(
            element, Transactional.class, false, false);
    if (attributes != null) {
        return parseTransactionAnnotation(attributes);
    }
    else {
        return null;
    }
}

首先判断是否含有 @Transactional 注解,如果有的话,才继续调用 parse 解析方法:

protected TransactionAttribute parseTransactionAnnotation(AnnotationAttributes attributes) {
    RuleBasedTransactionAttribute rbta = new RuleBasedTransactionAttribute();
    // 注释 9.4 解析事务注解的每一个属性
    Propagation propagation = attributes.getEnum("propagation");
    rbta.setPropagationBehavior(propagation.value());
    Isolation isolation = attributes.getEnum("isolation");
    rbta.setIsolationLevel(isolation.value());
    rbta.setTimeout(attributes.getNumber("timeout").intValue());
    rbta.setReadOnly(attributes.getBoolean("readOnly"));
    rbta.setQualifier(attributes.getString("value"));
    List<RollbackRuleAttribute> rollbackRules = new ArrayList<>();
    for (Class<?> rbRule : attributes.getClassArray("rollbackFor")) {
        rollbackRules.add(new RollbackRuleAttribute(rbRule));
    }
    for (String rbRule : attributes.getStringArray("rollbackForClassName")) {
        rollbackRules.add(new RollbackRuleAttribute(rbRule));
    }
    for (Class<?> rbRule : attributes.getClassArray("noRollbackFor")) {
        rollbackRules.add(new NoRollbackRuleAttribute(rbRule));
    }
    for (String rbRule : attributes.getStringArray("noRollbackForClassName")) {
        rollbackRules.add(new NoRollbackRuleAttribute(rbRule));
    }
    rbta.setRollbackRules(rollbackRules);
    return rbta;
}

小结

通过上面的步骤,完成了对应类或者方法的事务属性解析。

主要步骤在于寻找增强器,以及判断这些增强器是否与方法或者类匹配。

如果某个 bean 属于可被事务增强时,也就是适用于增强器 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor 进行增强。

之前我们注入了 TransactionInterceptor 到 BeanFactoryTransactionAttributeSourceAdvisor 中,所以在调用事务增强器增强的代理类时,会执行 TransactionInterceptor 进行增强。同时,也就是在 TransactionInterceptor 类中的 invoke 方法中完成整个事务的逻辑。


运行


事务增强器 TransactionInterceptor

TransactionInterceptor 支撑着整个事务功能的架构。跟之前 AOP 的 JDK 动态代理 分析的一样,TransactionInterceptor 拦截器继承于 MethodInterceptor,所以我们要从它的关键方法 invoke() 看起:

public Object invoke(MethodInvocation invocation) throws Throwable {
    // 注释 9.5 执行事务拦截器,完成整个事务的逻辑
    Class<?> targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);
    // Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
    return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, invocation::proceed);
}

实际调用了父类的方法:TransactionAspectSupport#invokeWithinTransaction

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, @Nullable Class<?> targetClass,
        final InvocationCallback invocation) throws Throwable {
    // 如果transaction属性为null,则该方法是非事务性的
    TransactionAttributeSource tas = getTransactionAttributeSource();
    // 获取对应事务属性
    final TransactionAttribute txAttr = (tas != null ? tas.getTransactionAttribute(method, targetClass) : null);
    // 获取事务管理器
    final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
    // 构造方法唯一标识(类.方法)
    final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);
    if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
        // 声明式事务处理
        // 标准事务划分 : 使用 getTransaction 和 commit / rollback 调用
        TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
        Object retVal;
        try {
            //传入的是回调函数对象:invocation.proceed。 执行被增强的方法
            retVal = invocation.proceedWithInvocation();
        }
        catch (Throwable ex) {
            // 异常回滚
            completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
            throw ex;
        }
        finally {
            // 清除信息
            cleanupTransactionInfo(txInfo);
        }
        // 提交事务
        commitTransactionAfterReturning(txInfo);
        return retVal;
    }
    else {
        // 编程式事务处理
        final ThrowableHolder throwableHolder = new ThrowableHolder();
        // It's a CallbackPreferringPlatformTransactionManager: pass a TransactionCallback in.
        try {
            Object result = ((CallbackPreferringPlatformTransactionManager) tm).execute(txAttr, status -> {
                TransactionInfo txInfo = prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status);
            ...
            return result;
        }
    }
}

贴出的代码有删减,简略了错误异常的 try / catch 和编程式事务处理的逻辑。因为我们更多使用到的是声明式事务处理,就是在 XML 文件配置或者 @Transactional 注解编码,实际通过 AOP 实现,而编程式事务处理是通过 Transaction Template 实现,比较少使用到,所以省略了这部分处理代码。


事务管理器

通过该方法,确定要用于给定事务的特定事务管理器

TransactionAspectSupport#determineTransactionManager

protected PlatformTransactionManager determineTransactionManager(@Nullable TransactionAttribute txAttr) {
    // Do not attempt to lookup tx manager if no tx attributes are set
    // 注释 9.6 寻找事务管理器
    if (txAttr == null || this.beanFactory == null) {
        // 如果没有事务属性或者 BeanFactory 为空时,从缓存里面寻找
        return asPlatformTransactionManager(getTransactionManager());
    }
    String qualifier = txAttr.getQualifier();
    // 如果注解配置中指定了事务管理器,直接取出使用
    if (StringUtils.hasText(qualifier)) {
        return determineQualifiedTransactionManager(this.beanFactory, qualifier);
    }
    else if (StringUtils.hasText(this.transactionManagerBeanName)) {
        return determineQualifiedTransactionManager(this.beanFactory, this.transactionManagerBeanName);
    }
    else {
        // 上面步骤都没找到,最后才去容器中,根据 className 来寻找
        PlatformTransactionManager defaultTransactionManager = asPlatformTransactionManager(getTransactionManager());
        ...
        return defaultTransactionManager;
    }
}

由于最开始我们在 XML 文件中配置过 transactionManager 属性,所以该方法在我们例子中将会返回类型是 DataSourceTransactionManager 的事务管理器,下面是 DataSourceTransactionManager 的继承体系:

9.jpg

它实现了 InitializingBean 接口,不过只是在 afterPropertiesSet() 方法中,简单校验 dataSource 是否为空,不细说这个类。


事务开启

TransactionAspectSupport#createTransactionIfNecessary

protected TransactionInfo createTransactionIfNecessary(PlatformTransactionManager tm, TransactionAttribute txAttr, final String joinpointIdentification) {
    // 如果没有名称指定则使用方法唯一标识,并使用 DelegatingTransactionAttribute 包装 txAttr
    if (txAttr != null && txAttr.getName() == null) {
        txAttr = new DelegatingTransactionAttribute(txAttr) {
            @Override
            public String getName() {
                return joinpointIdentification;
            }
        };
    }
    TransactionStatus status = null;
    if (txAttr != null) {
        if (tm != null) {
            // 获取 TransactionStatus
            status = tm.getTransaction(txAttr);
        }
    }
    // 根据指定的属性与 status 准备一个 TransactionInfo
    return prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status);
}

在创建事务方法中,主要完成以下三件事:

  1. 使用 `DelegatingTransactionAttribute` 包装 `txAttr` 实例
  2. 获取事务:`tm.getTransaction(txAttr)`
  3. 构建事务信息:`prepareTransactionInfo(tm, txAttr, joinpointIdentification, status)`

核心方法在第二点和第三点,分别摘取核心进行熟悉。


获取 TransactionStatus

status = tm.getTransaction(txAttr);

由于代码较长,直接来总结其中几个关键点

获取事务

创建对应的事务实例,我们使用的是 DataSourceTransactionManager 中的 doGetTransaction 方法,创建基于 JDBC 的事务实例。

protected Object doGetTransaction() {
    DataSourceTransactionObject txObject = new DataSourceTransactionObject();
    txObject.setSavepointAllowed(isNestedTransactionAllowed());
    // 如果当前线程已经记录数据库链接则使用原有链接
    ConnectionHolder conHolder =
            (ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(obtainDataSource());
    // false 表示非新创建连接
    txObject.setConnectionHolder(conHolder, false);
    return txObject;
}

其中在同一个线程中,判断是否有重复的事务,是在 TransactionSynchronizationManager.getResource(obtainDataSource()) 中完成的,关键判断逻辑是下面这个:

private static final ThreadLocal<Map<Object, Object>> resources =
            new NamedThreadLocal<>("Transactional resources");
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;
}

结论:resources 是一个 ThreadLocal 线程私有对象,每个线程独立存储,所以判断是否存在事务,判断的依据是当前线程、当前数据源(DataSource)中是否存在活跃的事务 - map.get(actualKey)。


处理已经存在的事务

根据前面说的,判断当前线程是否存在事务,判断依据为当前线程记录的连接不为空且连接中(connectionHolder)中的 transactionActive 属性不为空,如果当前线程存在事务,将根据不同的事务传播特性进行处理。具体代码逻辑如下:

if (isExistingTransaction(transaction)) {
    // Existing transaction found -> check propagation behavior to find out how to behave.
    // 当前线程存在事务,分情况进行处理
    return handleExistingTransaction(def, transaction, debugEnabled);
}

PROPAGATION_NEVER

在配置中配置设定为 PROPAGATION_NEVER,表示该方法需要在非事务的环境下运行,但处于事务处理的状态(可能是外部带事务的方法调用了非事务的方法),将会抛出异常:

if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NEVER) {
        throw new IllegalTransactionStateException(
                "Existing transaction found for transaction marked with propagation 'never'");
    }

PROPAGATION_NOT_SUPPORTED

如果有事务存在,将事务挂起,而不是抛出异常:

if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_NOT_SUPPORTED) {
    Object suspendedResources = suspend(transaction);
    boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() == SYNCHRONIZATION_ALWAYS);
    return prepareTransactionStatus(
            definition, null, false, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
}


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