事务&@Transactional注解

事务的定义

在数据库和软件开发中，事务（Transaction） 是一个不可分割的工作逻辑单元，它由一个或多个数据库操作序列组成。事务的核心目标是确保数据操作的一致性（Consistency） 和可靠性（Reliability），即使在系统发生故障或并发访问时也是如此。

1.事务的四大特性（ACID）

事务通常通过 ACID 特性来保证其正确性：

原子性（Atomicity）
- 定义：事务中的所有操作要么全部成功完成，要么全部不执行，不会停留在中间状态。
- 实现：通常通过数据库的回滚（Rollback） 机制实现。如果事务中的任何一步失败，系统会将数据库状态恢复到事务开始之前。
一致性（Consistency）
- 定义：事务必须使数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。这意味着事务的执行不会破坏数据库的完整性约束（如主键、外键、唯一性约束等）。
- 实现：由应用程序和数据库的约束共同保证。
隔离性（Isolation）
- 定义：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务。这防止了脏读、不可重复读、幻读等问题。
- 实现：通过数据库的锁机制 或多版本并发控制（MVCC） 来实现不同的隔离级别。
持久性（Durability）
- 定义：一旦事务提交，它对数据库的修改就是永久性的，即使系统发生故障（如断电、崩溃）也不会丢失。
- 实现：通常通过将事务日志写入持久化存储（如硬盘）来实现。

2. 事务的生命周期

一个典型的事务遵循以下生命周期：

开始（Begin）：标记事务的开始。
执行（Execute）：执行一系列数据库操作（增、删、改、查）。
提交（Commit）：如果所有操作都成功，则将修改永久保存到数据库。
回滚（Rollback）：如果任何操作失败或主动取消，则撤销事务中的所有操作。

3. 示例（伪代码）

sql 复制代码

-- 1. 开始事务
BEGIN TRANSACTION;

-- 2. 执行操作
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE user_id = 'A'; -- A账户扣款
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE user_id = 'B'; -- B账户收款

-- 3. 判断并结束事务
IF (所有操作成功) THEN
    COMMIT; -- 提交，更改生效
ELSE
    ROLLBACK; -- 回滚，所有更改撤销
END IF;

在上面的转账示例中，扣款和收款必须作为一个原子操作。如果扣款成功但收款失败，事务会回滚，A账户的余额不会减少，从而保证了数据的一致性。

4. 总结

简单来说，事务就是一组要么全部成功、要么全部失败的数据库操作集合 ，它是保证数据正确性和系统可靠性的基石。在Java开发中，我们通常通过Spring框架的 @Transactional 注解来声明和管理事务，其底层正是依赖于数据库的ACID特性和事务管理机制。

事务的传播机制

1.事务的传播机制的定义

当一个事务方法被另一个事务方法调用时，事务应该如何行为的机制。

2.定义事务的传播机制的目的

控制事务的边界和嵌套关系
避免不必要的事务创建和事务一致性
支持灵活的业务逻辑组合(如部分操作需要独立事务，部分操作需要合并事务)

3.事务的传播机制分类

REQUIRED(默认机制)

有事务就加入，没有事务就创建，
REQUIRES_NEW

创建新事物，挂起旧事物

适合单独提交/回滚的操作，如日志
SUPPORTS

有事务就加入，没有事务就不使用事务
MANDATORY

必须存在于现有事务中执行，否则抛异常(只能在已有事务中执行)

有事务时加入事务，没有事务时抛异常
NOT_SUPPORTED

有事务时，暂停事务，以非事务方式执行；

无事务时，以非事务方式执行，不走事务，防止事务影响mq发送等等
NEVER

有事务时，抛异常；

无事务时，以非事务方式运行(必须在非事务环境下运行，否则抛异常)
NESTED

在当前事务中创建savepoint(嵌套事务)

MySQL需要支持savepoint

有事务时，创建嵌套点；无事务时，创建新事务

savepoint：一个快照点，该点之后的sql执行失败，会回滚该点之后的数据，该点之前的事务不受影响

select xx for update (数据库排它锁)

1.含义

数据库中的行级排它锁

2.作用

用于解决并发场景下数据竞争的问题

3.与事务的关系

该语句必须搭配@Transactional注解使用；
该语句必须在同一个数据库事务中才生效，如果后续查询和更新不在一个事务中，锁会在查询结束后立即释放，其他请求就能插入/更新了，就失去了保护意义。
所以，正确的做法是，在方法上加上@Transactional注解，方法开始执行时开启事务，在整个方法内，方法中的查询、更新、插入都在同一个事务中，这些操作时原子且是排他的，解决了并发问题。

4. 锁类型

5. 锁定类型

6. 阻塞对象

7.锁的释放时机

事务提交或回滚，锁释放；若没有事务，查询后立即释放。

7.1 无事务

在没有显示配置@Transactional时(事务)，该语句锁的释放时机取决于数据库的自动提交设置

7.1.1 示例

MySQL innodb的默认行为：默认情况下，MySQL的autocommit=1，每条语句都是一个独立的事务：

sql 复制代码

set autocommit = 1;
select xx from user where id =1 for update;--该语句执行完，锁立即释放，因为每条语句会自动提交

关闭自动提交时，必须显示提交事务或回滚事务，锁才会释放：

sql 复制代码

select autocommit = 0;
select xx from user where id = 1 for update;--锁不释放
commit ; -- 执行提交语句后，锁释放。

7.2 有事务

方法上配置了@Transactional注解或配置文件配置时，锁的释放时机就是方法执行完时，因为方法执行完，事务结束，所以锁释放。

关键点：锁的生命周期与事务的生命周期一致，事务结束，锁释放

@Transactional注解

1.作用

开启一个事务，方法内的所有sql的执行在一个事务内，方法不结束，事务没有提交/回滚，锁就会持续存在，可以让锁的生命周期覆盖整个方法，方法结束后,事务提交/回滚，锁会被释放。

2.注意

@Transactional注解的本质是spring的AOP切面，走代理，切面执行的前提是在不同的类中，同一个类的方法调用不会走代理，所以当在同一个类中,A方法、B方法都有@Transactional注解时，A、B两个方法相互调用时，被调用的方法的@Transactional注解不会生效。

场景1 ：A B 两个方法都有@Transactional注解，且不在一个类中(即，会走spring代理)

A方法调用B方法，B方法的事务行为取决于B方法注解中的配置；

场景2 ：A B 两个方法都有@Transactional注解，A B两个方法在一个类中

A方法调用B方法，因为不走切面，B方法上的注解不生效，B方法会在A方法的事务中执行

3.参数

@Transactional注解中的参数代表事务管理器，在没有显示指定时，spring会默认使用 transactionManager 或 dataSourceTransactionManager，当表使用了shardingsphere分表时，spring默认的事务管理器会失败，所以需要手动指定一个事务管理器

问答

1）问 ：线程持有数据库连接及释放连接的时机，线程会一直持有数据库连接吗？
答：线程不会一直持有数据库连接，只在事务期间持有，若没有事务，临时获取归还

场景	连接状态
进入 @Transactional 方法	从池获取，绑定 ThreadLocal
事务方法执行中	持有连接
退出 @Transactional 方法	提交事务，归还连接池
无事务的普通方法	不持有连接（每次 SQL 临时获取归还）
线程空闲（线程池等待）	不持有任何连接

2）问 ：两个请求同时执行一个方法，同时开启事务时，只有一个请求能够获取锁成功，另一个请求是会等待还是立即返回？
答：默认会阻塞等待，不会立即结束
分析：默认行为是阻塞等待，等另一个线程提交/回滚释放锁，或等待超时，抛异常
如何设置不等待

1.nowait(MySQL 8.0+)，获取不到锁，抛异常

sql 复制代码

select xx from user where id = 1 for update nowait;

RROR 3572 (HY000): Statement aborted because lock(s)
  could not be acquired immediately and NOWAIT is set.

2.skip locked(MySQL 8.0+)：跳过被锁定的行，返回未被锁定的行

sql 复制代码

select xx from user where id in ('1','2','3') for update skip locked;

设置超时等待时间

sql 复制代码

@Transactional
public void updateAccount(long id){
// 设置当前会话锁等待超时时间
jdbcTemplate.execute("SET innodb_lock_wait_timeout = 5");
Account acc = accountMapper.selectForUpdate(id);
}

3）问 ：两个线程同时执行同一个被@Transactional注解修饰的方法时，开启的是同一个事务吗？
结论：不是同一个是事务，会开启两个完全独立的事务。
分析：每个线程都会开启自己的事务，互不影响。原因是事务绑定到ThreadLocal，spring将数据库连接和事务状态绑定到ThreadLocal，每个线程独立持有。

4）问 ：在被@Transactional注解修饰的方法中，有两次select for update的查询，第二次能获取到锁吗？
答：第二次查询不会阻塞，能正常获取锁，或者说锁已经被持有了。

分析：分析：数据库事务的锁机制，核心原理：

事务 ────► 连接C1(来自连接池) ── ─► begin transaction

│

├── 第一次 SELECT FOR UPDATE ──► 锁定 rows ───► 持有锁

│

├── 第二次 SELECT FOR UPDATE ──► 发现这些行已经被本事务锁定 ───► 直接返回，不阻塞

│

└── COMMIT/ROLLBACK ────► 释放所有锁

同一个事务内，多次对同一行加锁，数据库内部会识别为"锁是由本事务持有的"，不会重复申请，也就不会阻塞。

5）问 ：同一线程内的调用，A方法调用其他类中的B方法，B方法配置的事务传播机制是REQUIRES_NEW，此时，线程会创建新的事务和数据库连接吗？如果A B两个方法中操作了同一条数据，在执行B方法时，会等待A方法中的锁吗？该线程会绑定新的数据库连接吗？
结论：线程会创建新的事务和数据库连接，会将新的数据库连接绑定到ThreadLocal中，但旧链接会先被保存(挂起)；在执行B方法时会等待A方法中的锁，可能会导致死锁。
分析：B方法配置的事务传播机制是REQUIRES_NEW，该传播机制的行为是创建新的事务，因此会创建新的事务和数据库连接，同一时刻，ThreadLocal只绑定一个连接，所以会：

① 将旧连接暂存到SuspendedResource；

② 将新连接绑定到ThreadLocal；

③ 新事务结束，恢复旧连接到ThreadLocal

在执行B方法时，是在新的事务和数据库连接中，所以会重新获取锁，若A B两方法请求的是同一行数据，那么就会等待A方法中的锁，A方法在等待B方法执行完，因此会产生死锁。

核心：新连接被绑定到同一线程，旧连接被挂起保存，新事务结束后才恢复，两个独立的连接在相互等待。

核心原则：REQUIRES_NEW不要操作外层事务中已加锁的同一行数据。