双异步系列完结撒花，如何解決异步事务问题？

大家好，我是哪吒。

一、前情提要

在上一篇文章中，我们通过双异步的方式导入了10万行的Excel，有个小伙伴在评论区问我，如果保证事务呢，如果分批的话。

原始需求：读取一个10万行的Excel

通过串行读取Excel，单个Excel耗时191s。

优化1：使用双异步后，从 191s 优化到 2s

分别通过POI和EasyExcel的方式读取Excel并插入数据库；
探讨了"线程池中的核心线程数设置问题"；
经过数十次的测试，总结了通过线程池的方式，争取一次性并行入库，效率最佳。

优化2：使用双异步后，如何保证数据一致性？

通过Future获取异步返回值，再和Excel文件数据行进行比较，实现对数据准确性的判断！

逐行分析了FutureTask源码，绘制了FutureTask执行流程图；
分析get()源码，绘制get()方法执行流程图；
但是，发现了一个问题，Future.get()会造成主线程的阻塞。

优化3：获取双异步返回值时，如何保证主线程不阻塞？

Java8中引入了CompletableFuture，它实现了对Future的全面升级，可以通过回调的方式，获取异步线程返回值。

CompletableFuture的异步执行通过ForkJoinPool实现，它使用守护线程去执行任务。

ForkJoinPool在于可以充分利用多核CPU的优势，把一个任务拆分成多个小任务，把多个小任务放到多个CPU上并行执行，当多个小任务执行完毕后，再将其执行结果合并起来。

通过CompletableFuture优化 "通过Future获取异步返回值"；
CompletableFuture和Future的效率对比；
自定义ForkJoinPool线程池；
核心线程数相同的情况下，CompletableFuture的入库效率要优于Future的入库效率，10万条数据大概要快4秒钟；
通过CompletableFuture.allOf解决阻塞主线程问题；
总结了CompletableFuture中花俏的语法糖。

二、异步某线程失败时，主线程回滚所有异步线程的事务！

想要保证事务，肯定是使用@Transactional来实现。

现在的场景是导入若干个大的Excel文件数据，因为每个Excel导入的表不同，所以只要保证单Excel的事务即可。

上文中，是使用异步批量读取并插入的方式实现的Excel文件入库。

也就是说，1个主线程事务 + 若干个子线程事务，我们想要保证单Excel的插入事务，所有异步子线程有任何一个报错，都要进行事务回滚，如果全部都没报错，则进行事务提交。

这个时候，有的小伙伴可能会想到，主线程加个@Transactional注解，所有子线程分别加@Transactional注解，就可以了吧？

但是，这样是不行的，子线程的异常只会回滚其自身的事务。

如果Excel中有10万条数据，一次插入4200条数据，最后一次插入3400条。如果其它线程都插入成功了，最后一个报错了，此时，数据库中还是会有96600条数据插入成功，与单Excel的事务需求不符。

通过代码模拟这种情况：

java 复制代码

if(end == sheet.getLastRowNum()){
    logger.info("插入最后一批数据，模拟异常");
    int a = 1/0;
}

三、@Transactional注解

声明式事务管理建立在AOP之上的。其本质是对方法前后进行拦截，然后在目标方法开始之前创建或者加入一个事务，在执行完目标方法之后根据执行情况提交或者回滚事务。

简而言之，@Transactional注解在代码执行出错的时候能够进行事务的回滚。

在启动类上添加@EnableTransactionManagement注解。
用于类上时，该类的所有 public 方法将都具有该类型的事务属性，同时，我们也可以在方法级别使用该标注来覆盖类级别的定义。
在项目中，@Transactional(rollbackFor=Exception.class)，如果类加了这个注解，那么这个类里面的方法抛出异常，就会回滚，数据库里面的数据也会回滚。
在@Transactional注解中如果不配置rollbackFor属性，那么事物只会在遇到RuntimeException的时候才会回滚，加上rollbackFor=Exception.class，可以让事物在遇到非运行时异常时也回滚。

1、@Transactional

使用@Transactional后，当程序发生RuntimeException运行时异常在没有使用try，catch进行捕获的时候，程序都会中止，当程序发生中止，则会触发数据库的回滚。

当使用了trycatch进行捕获到这个异常，假如在catch中加入了throw e抛出异常，则程序中止，数据库回滚。

加入在try catch中没有throw e 抛出异常，只是简单的打印异常，则异常被捕获未抛出异常去终止程序，在trycatch中的操作数据库语句插入失败，在trycatch上面和下面的数据库相关插入语句成功，也就是程序成功跑完，数据库不会发生回滚。

2、@Transactional(rollbackFor = Exception.class)

在@Transactional注解中如果不配置rollbackFor属性，那么事物只会在遇到RuntimeException的时候才会回滚，加上rollbackFor=Exception.class，可以让事物在遇到非运行时异常时也回滚。

四、注解失效问题

1、@Transactional 应用在非 public 修饰的方法上

事务拦截器在目标方法执行前后进行拦截，内部会调用方法来获取Transactional 注解的事务配置信息，调用前会检查目标方法的修饰符是否为 public，不是 public则不会获取@Transactional 的属性配置信息。

2、@Transactional 注解属性 rollbackFor 设置错误

rollbackFor 可以指定能够触发事务回滚的异常类型。

Spring默认抛出了未检查unchecked异常（继承自 RuntimeException 的异常）或者 Error才回滚事务；其他异常不会触发回滚事务。

如果在事务中抛出其他类型的异常，但却期望 Spring 能够回滚事务，就需要指定rollbackFor属性。

3、同一个类中方法调用，导致@Transactional失效

开发中避免不了会对同一个类里面的方法调用，比如有一个类Test，它的一个方法A，A再调用本类的方法B（不论方法B是用public还是private修饰），但方法A没有声明注解事务，而B方法有。则外部调用方法A之后，方法B的事务是不会起作用的。这也是经常犯错误的一个地方。

那为啥会出现这种情况？其实这还是由于使用Spring AOP代理造成的，因为只有当事务方法被当前类以外的代码调用时，才会由Spring生成的代理对象来管理。

在同一个类中调用异步方法，等于调用this本类的方法，没有走Spring生成的代理类，也就不会让他异步执行，@Transactional的原理也类似。

4、捕获异常

如果你手动的catch捕获这个异常并进行处理，事务管理器会认为当前事务应该正常commit，就会导致注解失效，如果非要捕获且不失效，就必须在代码块内throw new Exception抛出异常。

五、通过Future获取异步返回值，添加事务

1、添加事务

java 复制代码

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public void readXls(String filePath, String filename) throws Exception{
	try {
		// 省略一些复杂操作...
 		
 		List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>();
		for (int time = 0; time < times; time++) {
			Future<Integer> sumFuture = readExcelDataAsyncFutureService.readXlsCacheAsyncMybatis();
            futureList.add(sumFuture);
		}
		
		// 主线程获取Future返回值
        boolean futureFlag = getFutureResult(futureList, excelRow);
        if (futureFlag) {
            logger.info("readXlsCacheAsync---插入数据成功，提交事务");
        } else {
            TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
            logger.info("readXlsCacheAsync---插入数据失败，回滚事务");
        }
	} catch (Exception e) {
		TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
		logger.error("readXlsCacheAsync---插入数据异常，回滚事务：", e);
    }
}

@Async("async-executor")//是否开启异步
@Override
public Integer readXlsCacheAsyncMybatis() {
    try {
    	// 省略一些复杂操作...
    }catch (Exception e){
        throw new RuntimeException("插入数据库异常", e);
    }
}

（1）添加事务 + 不开启异步

如果入库异常，事务回滚成功

（2）添加事务 + 开启异步

回滚失败！

2、手动添加事务

java 复制代码

public void readXls(String filePath, String filename) throws Exception{
 	// 手动开启事务,不自动提交
    TransactionStatus transactionStatus = dataSourceTransactionManager.getTransaction(transactionDefinition);
	try {
		// 省略一些复杂操作...
 		
 		List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>();
		for (int time = 0; time < times; time++) {
			Future<Integer> sumFuture = readExcelDataAsyncFutureService.readXlsCacheAsyncMybatis();
            futureList.add(sumFuture);
		}
		
		// 主线程获取Future返回值
        boolean futureFlag = getFutureResult(futureList, excelRow);
        if (futureFlag) {
     	   dataSourceTransactionManager.commit(transactionStatus); // 提交
            logger.info("readXlsCacheAsync---插入数据成功，提交事务");
        } else {
            dataSourceTransactionManager.rollback(transactionStatus);// 回滚
            logger.info("readXlsCacheAsync---插入数据失败，回滚事务");
        }
	} catch (Exception e) {
		dataSourceTransactionManager.rollback(transactionStatus);// 回滚
		logger.error("readXlsCacheAsync---插入数据异常，回滚事务：", e);
    }
}

@Async("async-executor")//是否开启异步
@Override
public Integer readXlsCacheAsyncMybatis() {
    try {
    	// 省略一些复杂操作...
    }catch (Exception e){
        throw new RuntimeException("插入数据库异常", e);
    }
}

（1）添加事务 + 不开启异步

如果入库异常，事务回滚成功

（2）Future获取异步返回值，添加手动事务，异常回滚失败！

六、@async + @Transactional 事务失效问题

回顾一下需求：异步某线程失败时，主线程回滚所有异步线程的事务！

是代码有问题，还是就是实现不了呢？

@Async和@Transactional注解都是通过Spring aop实现的，核心都是靠着关键的MethodInterceptor实现，@Async会给对应bean代理对象中放入一个AnnotationAsyncExecutionInterceptor拦截器，而@Transactional会给对应bean的代理对象中放入一个TransactionInterceptor拦截器。

Spring事务管理的传播机制是使用 ThreadLocal 实现的。因为 ThreadLocal 是线程私有的，所以 Spring 的事务传播机制是不能够跨线程的。

七、Spring 的事务传播机制是不能够跨线程的

1、一个异步线程一个事务，然后根据结果统一提交/回滚？

2、核心代码

java 复制代码

/**
 * 数据源事务管理器
 */
private DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager;

@Autowired
public void setUserService(DataSourceTransactionManager dataSourceTransactionManager) {
	this.dataSourceTransactionManager = dataSourceTransactionManager;
}

@Override
public void readXls(String filePath, String filename) {

	List<TransactionStatus> transactionStatusList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
	List<TransactionResource> transactionResourceList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

	try {
		List<Future<Integer>> futureList = new ArrayList<>();
        for (int time = 0; time < times; time++) {
			Future<Integer> sumFuture = readAsyncFutureTransactionDBService.readXlsCacheAsyncMybatis(sheet, row, start, end, insertBuilder,transactionStatusList,transactionResourceList);
            futureList.add(sumFuture);
		}
		
		// 主线程获取Future返回值
        boolean futureFlag = getFutureResult(futureList, excelRow);
		if (futureFlag) {
			for (int i = 0; i < transactionStatusList.size(); i++) {
				TransactionStatus transactionStatus = transactionStatusList.get(i);
				dataSourceTransactionManager.commit(transactionStatus); // 提交
			}

			logger.info("readXlsCacheAsync---插入数据成功，提交事务");
		} else {
			for (int i = 0; i < transactionStatusList.size(); i++) {
				TransactionStatus transactionStatus = transactionStatusList.get(i);
				dataSourceTransactionManager.rollback(transactionStatus);// 回滚
			}

			logger.info("readXlsCacheAsync---插入数据失败，事务回滚");
			throw new RuntimeException("readXlsCacheAsync---插入数据异常，异常事务回滚");
		}
	} catch (Exception e) {
		logger.error("readXlsCacheAsync---插入数据异常，事务回滚：", e);

		for (int i = 0; i < transactionStatusList.size(); i++) {
			TransactionStatus transactionStatus = transactionStatusList.get(i);
			dataSourceTransactionManager.rollback(transactionStatus);// 回滚
		}
		//connection.rollback();
		throw new RuntimeException("readXlsCacheAsync---插入数据异常，异常事务回滚");
	}
}

3、异步线程类

java 复制代码

@Async("async-executor")
@Override
public Future<Integer> readXlsCacheAsyncMybatis(XSSFSheet sheet, 
												XSSFRow row, 
												int start, 
												int end, 
												StringBuilder insertBuilder,
												List<TransactionStatus> transactionStatusList,
		List<ReadAsyncFutureTransactionServiceImpl.TransactionResource> transactionResourceList) throws Exception {
		
	DefaultTransactionDefinition defaultTransactionDefinition = new DefaultTransactionDefinition();
	TransactionStatus transactionStatus = dataSourceTransactionManager.getTransaction(defaultTransactionDefinition);
	// 开启新事务
	transactionStatusList.add(transactionStatus);
	// copy事务资源
	transactionResourceList.add(ReadAsyncFutureTransactionServiceImpl.TransactionResource.copyTransactionResource());

	try {
		// 入库操作
	}catch (Exception e){
		throw new RuntimeException("readXlsCacheAsyncMybatis分批异步读取Excel，通过Mybatis插入数据库异常");
	}
}

4、事务复制类

java 复制代码

/**
 * 保存当前事务资源,用于线程间的事务资源COPY操作
 * <p>
 * `@Builder`注解是Lombok库提供的一个注解,它可以用于自动生成Builder模式的代码,使用@Builder注解可以简化创建对象实例的过程,并且可以使代码更加清晰和易于维护
 */
static class TransactionResource {
    // 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
    // 事务结束后默认会移除集合中的DataSource作为key关联的资源记录
    private Map<Object, Object> resources;
    //下面五个属性会在事务结束后被自动清理,无需我们手动清理
    // 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 Set<TransactionSynchronization> synchronizations;
    // 存放当前事务名字
    private String currentTransactionName;
    // 存放当前事务是否是只读事务
    private Boolean currentTransactionReadOnly;
    // 存放当前事务的隔离级别
    private Integer currentTransactionIsolationLevel;
    // 存放当前事务是否处于激活状态
    private Boolean actualTransactionActive;

    /**
     * 对事务资源进行复制
     *
     * @return TransactionResource
     */
    public static TransactionResource copyTransactionResource() {
        return TransactionResource.builder()
                //返回的是不可变集合
                .resources(TransactionSynchronizationManager.getResourceMap())
                //如果需要注册事务监听者,这里记得修改,我们这里不需要,就采用默认负责,spring事务内部默认也是这个值
                .synchronizations(new LinkedHashSet<>()).currentTransactionName(TransactionSynchronizationManager.getCurrentTransactionName()).currentTransactionReadOnly(TransactionSynchronizationManager.isCurrentTransactionReadOnly()).currentTransactionIsolationLevel(TransactionSynchronizationManager.getCurrentTransactionIsolationLevel()).actualTransactionActive(TransactionSynchronizationManager.isActualTransactionActive()).build();
    }

    /**
     * 使用
     */
    public void autoWiredTransactionResource() {
        resources.forEach(TransactionSynchronizationManager::bindResource);
        //如果需要注册事务监听者,这里记得修改,我们这里不需要,就采用默认负责,spring事务内部默认也是这个值
        TransactionSynchronizationManager.initSynchronization();
        TransactionSynchronizationManager.setActualTransactionActive(actualTransactionActive);
        TransactionSynchronizationManager.setCurrentTransactionName(currentTransactionName);
        TransactionSynchronizationManager.setCurrentTransactionIsolationLevel(currentTransactionIsolationLevel);
        TransactionSynchronizationManager.setCurrentTransactionReadOnly(currentTransactionReadOnly);
    }

    /**
     * 移除
     */
    public void removeTransactionResource() {
        // 事务结束后默认会移除集合中的DataSource作为key关联的资源记录
        // DataSource如果重复移除,unbindResource时会因为不存在此key关联的事务资源而报错
        resources.keySet().forEach(key -> {
            if (!(key instanceof DataSource)) {
                TransactionSynchronizationManager.unbindResource(key);
            }
        });
    }
}

5、为何要用事务复制类？而最后提交和回滚的时候也没用它？

如何不加会怎么样？

在提交和回滚的时候，会出现异常：

八、总结

经过不懈的努力，终于解决了"异步某线程失败时，主线程回滚所有异步线程的事务！"这个看起来很简单的问题。

也是对双异步入库系列的一个完结。

通过添加事务，可以有效的控制Excel异步插入数据的准确性。

读取一个10万行的Excel的最佳解决方案是：

通过EasyExcel异步读取Excel；
通过Future获取异步返回值，比较Excel行数和入库数，保证数据入库一致性；
通过CompletableFuture + 自定义ForkJoinPool线程池的方式执行，解决主线程阻塞问题；
根据核心线程数，设置每个线程读取的Excel数据行数，以达到效率最佳；
通过手动添加事务 + 一个线程一个事务 + 复制事务的方式实现异步事务的有效控制。