2024-05-29

Java事务入门：从基础概念到初步实践

引言

在 Java 语言相关的应用开发中，事务（Transaction）是其中一个核心概念，尤其是在涉及数据库操作时。理解并正确使用事务，可以确保应用系统数据的完整性和一致性。本文 Huazie 将带您从 Java 事务的基础概念出发，通过不同场景的事务管理实操，帮助您快速入门 Java 事务。

1. Java事务基础概念

1.1 什么是事务？

事务是数据库操作的基本执行单元，它要么完全地执行，要么完全地不执行。

事务作为一个逻辑工作单位，其关键特性【数据的完整性和一致性】就体现在其 ACID 属性上，如下：

原子性（Atomicity）：事务是一个原子操作单元，其对数据的修改要么全都执行，要么全都不执行。
一致性（Consistency）：事务必须使数据库从一个一致性状态变换到另一个一致性状态。
隔离性（Isolation）：事务的隔离性是指一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。
持久性（Durability）：持久性是指一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的。接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果有任何影响。

1.2 为什么需要事务？

我们先来想一下如下的场景：

多个数据库操作之间，有部分操作成功，部分操作失败，会咋样？

显然这个时候，应用系统的数据就会处于不一致的状态。这种不一致可能会带来非常严重的后果，包括但不限于如下：

数据错误：由于某些操作成功而某些操作失败，数据可能处于一个中间状态，既不完全符合操作前的状态，也不符合操作后预期的状态。
业务逻辑错误：当数据出现不一致时，基于这些数据执行的业务逻辑可能会出现错误。例如，在一个订单系统中，如果订单的创建和库存的减少操作没有同时成功，那么可能会导致订单状态与库存状态不匹配，从而影响整个业务流程。
系统可靠性降低：一个不可靠的数据系统可能会导致更多的错误和故障，需要更多的维护和支持，从而增加运营成本。

因此，为了避免这种情况，在多个数据库操作之间，我们就需要一种机制来确保这些操作要么全部成功，要么全部失败。而事务正是为了解决这个问题而存在的。

2. Java事务管理

在 Java 中，我们可以使用 JDBC 、Spring、JPA、MyBatis（MyBatis Plus） 等框架来管理数据库事务。这些框架提供了丰富的 API 和工具，使我们能够轻松地管理事务。

2.1 JDBC 的事务管理

在 JDBC 中，我们可以通过设置 Connection 对象的 autoCommit 属性来开启或关闭事务。

当 autoCommit 为 true 时，每次执行 SQL 语句都会自动提交事务；
当 autoCommit 为 false 时，我们需要手动调用 commit() 或 rollback() 方法来提交或回滚事务。

我们来看一个简单的 JDBC 事务管理示例：

@Test
  public void testJDBCTransaction() throws Exception {
      // flea-config.xml 中配置
      FleaJDBCConfig.init(DBSystemEnum.MySQL.getName(), "fleajpatest");

      Connection conn = null;
      PreparedStatement pstmt1 = null;
      PreparedStatement pstmt2 = null;
      try {
          conn = FleaJDBCConfig.getConfig().getConnection();
          // 关闭自动提交
          conn.setAutoCommit(false);

          // 执行第一条SQL语句
          String sql1 = "UPDATE student SET stu_age = stu_age-10 WHERE stu_name='huazie'";
          pstmt1 = conn.prepareStatement(sql1);
          pstmt1.executeUpdate();

          LOGGER.debug("执行第一条SQL语句");
          // 模拟异常
          throwEx();

          // 执行第二条SQL语句
          String sql2 = "UPDATE student SET stu_age = stu_age+12 WHERE stu_name='huazie'";
          pstmt2 = conn.prepareStatement(sql2);
          pstmt2.executeUpdate();

          LOGGER.debug("执行第二条SQL语句");
          // 提交事务
          conn.commit();

          LOGGER.debug("提交事务");
      } catch (SQLException e) {
          if (null != conn) {
              try {
                  // 回滚事务
                  conn.rollback();
                  LOGGER.debug("回滚事务");
              } catch (SQLException ex) {
              }
          }
      } finally {
          // 关闭资源
          if (null != pstmt2) pstmt2.close();
          if (null != pstmt1) pstmt1.close();
          if (null != conn) conn.close();
      }

  }

  private void throwEx() throws SQLException {
      throw new SQLException("Test Exception");
  }

在开始测试之前，先来看看要操作的数据【如下红框所示】：

上述示例中，执行完第一条语句之后，模拟抛出异常，我们来运行一下，可以看到如下结果：

同时检查数据库中发现数据没变，说明第一条 SQL 语句也没有执行成功，可见已经被回滚了。

现在，我们将模拟异常的代码去除，然后断点调试下看下两条语句执行完，但还没有提交的情况，如下：

从上述截图，可知连接在提交之前，数据还是原来的。

继续执行，连接被提交，我们可以看到 stu_age 已经被更改为 22，可见示例中的两条 SQL 语句已经执行成功。

2.2 Spring 事务管理

Spring 提供了强大的声明式事务管理功能，我们可以将事务管理与业务逻辑分离，在不修改业务代码的情况下，为业务方法添加事务支持。

Spring 事务管理的核心接口是 PlatformTransactionManager，它是所有事务管理器的抽象。Spring 提供了多种事务管理器的实现。我们可以通过配置来选择合适的事务管理器，以便于 Spring 结合 JDBC、JPA、MyBatis（Mybatis Plus） 等框架来管理事务。

2.2.1 Spring + JDBC

2.2.1.1 添加 Spring 配置

在 Spring 配置文件中，我们需要配置数据源，如下：

<bean id="jdbcDataSource" class="org.springframework.jdbc.datasource.DriverManagerDataSource">
      <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
      <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/fleajpatest?useUnicode=true&amp;characterEncoding=UTF-8" />
      <property name="username" value="替换成你的MySQL用户名" />
      <property name="password" value="替换成你的MySQL用户密码" />
  </bean>

配置 JdbcTemplate，用于使用 JDBC 操作数据库，如下：

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<bean id="jdbcTemplate" class="org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate">
      <property name="dataSource" ref="jdbcDataSource"/>
  </bean>

配置事务管理器 DataSourceTransactionManager，如下：

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3

<bean id="jdbcTransactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
      <property name="dataSource" ref="jdbcDataSource" />
  </bean>

最后，在 Spring 配置文件中，我们需要开启对应的事务管理功能，如下：

1	<tx:annotation-driven transaction-manager="jdbcTransactionManager"/>

2.2.1.2 添加业务代码并测试验证

下面让我们添加业务代码，来演示下具体的事务管理，如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

@Service
public class StudentService {

    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @Transactional("jdbcTransactionManager")
    public void service() throws SQLException {

        // 插入一条记录
        String sql = "insert into student(stu_name, stu_age, stu_sex, stu_state) values(?, ?, ?, ?)";
        jdbcTemplate.update(sql, "LGH", "18", 1, 1);

        sql = "update student set stu_state = ? where stu_name = ?";
        jdbcTemplate.update(sql, 0, "LGH");

        throwEx();
    }

    private void throwEx() throws SQLException {
        throw new SQLException("Test Exception");
    }
}

需要注意的是，这里抛出的异常还是 SQLException，它是 java.lang.Exception 的子类。

继续添加测试代码如下：

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = {"classpath:applicationContext.xml"})
public class StudentSpringJDBCTest {

    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(StudentSpringJDBCTest.class);

    @Resource(name = "studentService")
    private StudentService studentService;

    @Test
    public void testSpringJDBCTransaction() throws Exception {
        studentService.service();
    }
}

现在运行上述测试代码，结果如下：

从上图可知，虽然这里抛出了异常，但是实际数据还是提交成功了。

那这里是什么原因呢？

这就要提到刚才抛出的异常了【即 SQLException】，Spring 事务管理能处理的异常一定要是RuntimeException及其子类 或者 Error及其子类，否则事务无法回滚。

可见如下截图【这块后续有时间展开讲解下】：

我们重新来修改一下业务代码，抛出 RuntimeException 异常：

@Transactional("jdbcTransactionManager")
   public void service() throws RuntimeException {

       // 省略。。。

       throwEx();
   }

   private void throwEx() throws RuntimeException {
       throw new RuntimeException("Test Exception");
   }

继续运行测试代码，执行结果如下：

可以看到，除了之前新增的，本次要处理的 SQL 并没有执行到数据库。

现在，让我们把抛出异常的代码注释掉，运行结果如下：

从上截图中可知，要处理的 SQL 都已经成功执行。

2.2.2 Spring + JPA

2.2.2.1 JPA相关依赖

Spring Data JPA 依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.data</groupId>
    <artifactId>spring-data-jpa</artifactId>
    <version>2.5.0</version>
</dependency>

EclipseLink 的 JPA 实现依赖

<dependency>
    <groupId>org.eclipse.persistence</groupId>
    <artifactId>eclipselink</artifactId>
    <version>2.5.0</version>
</dependency>

2.2.2.2 添加 JPA 配置

在资源文件夹的 META-INF 目录下添加 fleajpa-persistence.xml，配置持久化单元的内容如下：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<persistence version="2.0" xmlns="http://java.sun.com/xml/ns/persistence" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
  xsi:schemaLocation="http://java.sun.com/xml/ns/persistence http://java.sun.com/xml/ns/persistence/persistence_2_0.xsd">

  <persistence-unit name="fleajpa" transaction-type="RESOURCE_LOCAL">
    <!-- provider -->
    <provider>org.eclipse.persistence.jpa.PersistenceProvider</provider>
    <!-- Connection JDBC -->
    <class>com.huazie.fleadbtest.jpa.common.entity.Student</class>
    <exclude-unlisted-classes>true</exclude-unlisted-classes>

    <properties>
      <property name="javax.persistence.jdbc.driver" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.url"
        value="jdbc:mysql://localhost:3306/fleajpatest?useUnicode=true&amp;characterEncoding=UTF-8" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.user" value="替换成你的MySQL用户名" />
      <property name="javax.persistence.jdbc.password" value="替换成你的MySQL用户密码" />
    </properties>
  </persistence-unit>

</persistence>

2.2.2.3 添加 Spring 配置

在 Spring 配置文件中，添加 JPA 相关的默认 Bean，用来初始化 LocalContainerEntityManagerFactoryBean，如下：

<bean id="defaultPersistenceManager"
        class="org.springframework.orm.jpa.persistenceunit.DefaultPersistenceUnitManager">
      <property name="persistenceXmlLocations">
          <!-- 可以配置多个持久单元 -->
          <list>
              <value>classpath:META-INF/fleajpa-persistence.xml</value>
          </list>
      </property>
  </bean>

  <bean id="defaultPersistenceProvider" class="org.eclipse.persistence.jpa.PersistenceProvider"/>

  <!--<bean id="defaultLoadTimeWeaver" class="org.springframework.instrument.classloading.InstrumentationLoadTimeWeaver"/>-->

  <bean id="defaultVendorAdapter" class="org.springframework.orm.jpa.vendor.EclipseLinkJpaVendorAdapter">
      <property name="showSql" value="true"/>
  </bean>

  <bean id="defaultJpaDialect" class="org.springframework.orm.jpa.vendor.EclipseLinkJpaDialect"/>

配置 LocalContainerEntityManagerFactoryBean，它是 Spring Data JPA 中用于创建和管理 EntityManagerFactory 的一个核心类，如下所示：

<bean id="fleaJpaEntityManagerFactory"
        class="org.springframework.orm.jpa.LocalContainerEntityManagerFactoryBean">
      <property name="persistenceUnitManager" ref="defaultPersistenceManager"/>
      <property name="persistenceUnitName" value="fleajpa"/>
      <property name="persistenceProvider" ref="defaultPersistenceProvider"/>
      <property name="jpaVendorAdapter" ref="defaultVendorAdapter"/>
      <property name="jpaDialect" ref="defaultJpaDialect"/>
      <property name="jpaPropertyMap">
          <map>
              <entry key="eclipselink.weaving" value="false"/>
              <entry key="eclipselink.logging.thread" value="true"/>
          </map>
      </property>
  </bean>

配置 JPA 事务管理器 JpaTransactionManager，如下：

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<bean id="fleaJpaTransactionManager" class="org.springframework.orm.jpa.JpaTransactionManager">
      <property name="entityManagerFactory" ref="fleaJpaEntityManagerFactory"/>
  </bean>

启用 Spring Data JPA 仓库扫描，如下：

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<jpa:repositories base-package="com.huazie.fleadbtest.jpa.repository"
                  entity-manager-factory-ref="fleaJpaEntityManagerFactory"
                  transaction-manager-ref="fleaJpaTransactionManager"/>

最后，在 Spring 配置文件中，还需要开启对应的事务管理功能，如下：

1	<tx:annotation-driven transaction-manager="fleaJpaTransactionManager"/>

2.2.2.4 添加实体类

新建如下实体类 Student，对应测试表 student

@Entity
@Table(name = "student")
public class Student implements FleaEntity {

    private static final long serialVersionUID = 1267943552214677159L;

    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY, generator = "STUDENT_SEQ")
    @SequenceGenerator(name = "STUDENT_SEQ")
    @Column(name = "stu_id", unique = true, nullable = false)
    private Long stuId; // 学生编号

    @Column(name = "stu_name", nullable = false)
    private String stuName; // 学生姓名

    @Column(name = "stu_age", nullable = false)
    private Integer stuAge; // 学生年龄

    @Column(name = "stu_sex", nullable = false)
    private Integer stuSex; // 学生性别（1：男 2：女）

    @Column(name = "stu_state", nullable = false)
    private Integer stuState; // 学生状态（0：删除 1：在用）

  // ... 省略get和set方法
    
    @Override
    public String toString() {
        return ToStringBuilder.reflectionToString(this);
    }
}

2.2.2.5 添加业务代码并测试验证

首先，添加 StudentRepository，用于访问 Student 实体相关的数据库操作的接口

1 2	public interface StudentRepository extends JpaRepository<Student, Long> { }

接着，添加如下业务代码：

@Service
public class StudentService {

    @Autowired
    private StudentRepository studentRepository;

    @Transactional("fleaJpaTransactionManager")
    public void service() throws RuntimeException {

        Student student = new Student();
        student.setStuName("杜甫");
        student.setStuAge(35);
        student.setStuSex(1);
        student.setStuState(1);

        studentRepository.save(student);

        student.setStuState(0);
        studentRepository.save(student);

        throwEx();
    }

    private void throwEx() throws RuntimeException {
        throw new RuntimeException("Test Exception");
    }
}

最后，添加自测类，如下：

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = {"classpath:applicationContext.xml"})
public class StudentSpringJPATest {

    @Resource(name = "studentService")
    private StudentService studentService;

    @Test
    public void testSpringJDBCTransaction() throws Exception {
        studentService.service();
    }
}

一切准备就绪，我们来运行上述自测类，结果如下：

从上述截图可见，业务代码抛出了异常，相关的数据库操作并未执行成功。【注意： 这里抛出的异常也一定要是RuntimeException及其子类 或者 Error及其子类】

将抛出异常的代码注释掉，再来运行一下看看，如下：

从上图中，我们可以看出业务代码的数据操作已经成功执行到了数据库中。

2.2.3 Spring + Mybatis Plus

2.2.3.1 涉及依赖

alibaba 的数据库连接池 druid 依赖：

<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>druid</artifactId>
    <version>1.2.0</version>
</dependency>

mybatis 依赖：

<dependency>
  <groupId>org.mybatis</groupId>
  <artifactId>mybatis</artifactId>
  <version>3.5.9</version>
</dependency>

Mybatis Plus 依赖：

<dependency>
    <groupId>com.baomidou</groupId>
    <artifactId>mybatis-plus</artifactId>
    <version>3.5.1</version>
</dependency>

2.2.3.2 添加 Spring 配置

在 Spring 配置文件中，添加数据源配置，如下：

<bean id="dataSource" class="com.alibaba.druid.pool.DruidDataSource" destroy-method="close">
      <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver" />
      <property name="url" value="jdbc:mysql://localhost:3306/fleajpatest?useUnicode=true&amp;characterEncoding=UTF-8" />
      <property name="username" value="替换成你的MySQL用户名" />
      <property name="password" value="替换成你的MySQL用户密码" />
  </bean>

配置 SqlSessionFactory，如下所示：

<bean id="sqlSessionFactory" class="com.baomidou.mybatisplus.extension.spring.MybatisSqlSessionFactoryBean">
      <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
      <property name="typeAliasesPackage" value="com.huazie.fleadbtest.mybatisplus.entity"/>
  </bean>

配置 MapperScan，如下所示：

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<bean class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer">
      <property name="basePackage" value="com.huazie.fleadbtest.mybatisplus.mapper"/>
  </bean>

配置事务管理器 DataSourceTransactionManager，如下：

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<bean id="dataSourceTransactionManager" class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
      <property name="dataSource" ref="dataSource"/>
  </bean>

最后，在 Spring 配置文件中，还需要开启对应的事务管理功能，如下：

1	<tx:annotation-driven transaction-manager="dataSourceTransactionManager"/>

2.2.3.3 添加实体类

新建如下实体类 Student，对应测试表 student

@Data
@TableName("student")
public class Student {

    @TableId(value = "stu_id", type = IdType.AUTO)
    private Long stuId; // 学生编号

    @TableField(value = "stu_name")
    private String stuName; // 学生姓名

    @TableField(value = "stu_age")
    private Integer stuAge; // 学生年龄

    @TableField(value = "stu_sex")
    private Integer stuSex; // 学生性别（1：男 2：女）

    @TableField(value = "stu_state")
    private Integer stuState; // 学生状态（0：删除 1：在用）

}

2.2.2.4 添加业务代码并测试验证

添加学生服务层接口类，如下：

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public interface IStudentService extends IService<Student> {
    void service() throws RuntimeException;
}

添加学生服务层实现类，如下：

@Service("studentServiceImpl")
public class StudentServiceImpl extends ServiceImpl<StudentMapper, Student> implements IStudentService {

    @Override
    @Transactional("dataSourceTransactionManager")
    public void service() throws RuntimeException {
        Student student = new Student();
        student.setStuName("李白");
        student.setStuAge(25);
        student.setStuSex(1);
        student.setStuState(1);

        baseMapper.insert(student);

        student.setStuState(0);

        baseMapper.updateById(student);

        throwEx();
    }

    private void throwEx() throws RuntimeException {
        throw new RuntimeException("Test Exception");
    }

}

最后，添加自测类，如下：

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@ContextConfiguration(locations = {"classpath:applicationContext.xml"})
public class StudentServiceSpringTest {

    @Resource(name = "studentServiceImpl")
    private IStudentService studentService;

    @Test
    public void testSpringMybatisPlusTransaction() throws RuntimeException {
        studentService.service();
    }
}

现在，我们可以运行上述自测类，结果如下：

从上述截图可见，自定义异常已经被抛出，并且数据库中也没有执行成功，说明事务已经回滚了。

现在将抛出异常的代码注释掉，再来运行看看，如下：

从上图可知，相关数据库操作已经成功执行。

示例

相关演示示例请查看 GitHub 上的 flea-db-test 测试项目。

总结

本文 Huazie 从 Java 事务的基础概念出发，带大家通过不同的事务管理方式进行实践，进一步加深了对 Java 事务的理解。