springboot项目使用@Transactional注解如何避免长事务问题

发表于：2022-03-10 11:43
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摘要在springboot项目中，我们开启事务是非常简单的，使用注解的方式就是在需要开启事务的方法上添加@Transactional，这样就可以实现这个方法里面的所有操作和调用方法的操作都绑定在一个事务上面，要么全部一起执行成功，要么全部一起执行失败，如果其中有某个地方抛了异常，则整个方法涉及的事务操作都会回滚，但是如果随意滥用@Transactional，又有可能引发长事务问题，导致数据库死锁、数据库连接池占满等问题。

（1）如何使用注解开启事务

我们平时想要在某个方法上开启事务的话，一般都会直接在方法上加一个注解：@Transactional ，例如：

@Transactional(rollbackFor = Exception.class)
public Boolean handleSomething() {
    // 获取信息 ==> select
    // 更新信息 ==> update
    // 调用生成记录方法 ==> insert
}

在程序执行的时候，一般会是这样：

执行获取信息 select 的时候，会给当前获取的数据库表记录添加一个 Shared Lock 共享锁，共享锁是允许多个 session 同时进入；
执行更新信息 update 的时候，会给当前获取的数据库表记录添加一个 Exclusive Lock 独占锁；

（2）如何避免数据库死锁问题

1、死锁的产生原因：

当有两个 session 并发执行同一条数据库记录的时候，这两个 session 执行 select 都获得了 Shared Lock ，而接下来执行 update 时都在获取 Exclusive Lock 的同时等待对方释放 Shared Lock ，从而导致了死锁。Mysql监测到死锁时，会回滚掉undo日志量最小的那个session的事务（持有最少行级排它锁的事务回滚）

注意：共享锁 Shared Lock ，是读取操作创建的锁。所有请求可以并发读取数据，即给该优惠券row行上加了多把共享锁，此时任何事务都不能对该优惠券进行修改（就是获取该优惠券的排他锁），直到已释放所有的共享锁。因为MySQL默认事务隔离级别是可重复读（REPEATABLE READ），事务A读取到的优惠券信息，在事务A还未提交事务时，事务B不能把这个优惠券信息给改了。

2、如何解决或者避免死锁问题：

尽量避免在同一个事务中先 select 再 update （这样会导致锁定同一条数据库表记录），除非保证当前接口是串行调用的，而不能是并行调用；
mysql 单节点时，可以使用 select … for update 对操作的记录加个悲观锁。但是在集群下，select … for update 锁住的是每个节点的 row，之后进行 update 无法保证死锁；
确实需要这么做的话，需要在 select 之前先做一个不产生任何修改的 update ，先直接抢到 Exclusive Lock ，然后再执行后续操作；

注意：如果是以下这种 sql 语句，在事务中，高并发调用的时候，也会造成死锁：

update demo set a = a+1, b = b-1, update_time = now() where id = 1;

这种在 sql 语句中直接用字段当前的值进行运算的情况也有可能会造成死锁，因为 a = a+1，b = b-1，update_time = now() ，要先读取字段a、b、now()的值，这种写法会先去获取 id=1 的 row 的 Shared Lock 共享锁再去拿 Exclusive Lock 独占锁。

参考：记录高并发事务中Update导致MySQL死锁的问题

（3）如何避免长事务问题

1、长事务问题产生的原因：

一般是在一个方法中，例如上面的方法，在这个方法上标记了 @Transactional 注解，然后在这个方法里面又写了通过RPC框架对第三方系统接口的调用，或者在里面大量的查询和修改都夹杂在一起，业务逻辑复杂，这种大批量数据处理就会导致这个长事务占用的数据库连接 connection 的时间会很长，这个 connection 一直被占用不被释放，一旦高并发，有多个这样的 connection ，就容易导致数据库连接池占满耗尽。

在一个事务中执行RPC操作导致数据库连接池撑爆属于是典型的长事务问题，类似的操作还有在事务中进行大量数据查询，业务规则处理等。

2、什么是长事务：

运行时间比较长，长时间未提交的事务，也可以称之为长事务。

长事务会导致这些问题：

数据库连接池被占满，应用无法获取连接资源；
容易引发数据库死锁；
数据库回滚时间长；
在主从架构中会导致主从延时变大。

3、如何避免长事务：

解决长事务的宗旨就是对事务方法进行拆分，尽量让事务变小，变快，减小事务的颗粒度。

spring支持编程式事务管理和声明式事务管理（也就是在方法上使用 @Transactional 注解进行事务管理）两种方式。

声明式事务有一个最大的缺点，就是事务的颗粒度是整个方法，无法进行精细化控制。如果非要用 @Transactional 注解，就需要把必要的操作都抽出出来单独一个子方法加 @Transactional 注解，在主方法不需要加事务注解，因为查询操作不需要用到事务，如下：

// 这里没必要开启事务，没必要加事务注解 @Transactional(rollbackFor = Throwable.class)
public void doSomething(Demo demo){
        // 查询信息，不需要开启事务
        query();
        // 校验信息，不需要开启事务
        validate();
        // 操作信息，注意：由于是在同一个类中调用，我们需要通过getThis()获取当前类的代理对象，通过代理对象调用save方法，getThis()应该如何写请自行百度，或者把save方法放到另外单独的一个类中去调用。
        getThis().save(createDTO);
}

// 这里单独开启事务即可
@Transactional(rollbackFor = Throwable.class)
public void save(Demo demo){
    // 保存数据
    demoDao.insert(demo);
    // 其他操作 ...
}

与声明式事务对应的就是编程式事务，我们其实可以使用编程式事务，来灵活控制那些语句需要开启事务管理。

如何开启编程式事务呢？可以参考如下写法：

// 注入 TransactionTemplate 事务管理实例
// 基于底层的API，开发者在代码中手动的管理事务的开启、提交、回滚等操作。在spring项目中可以使用TransactionTemplate类的对象，手动控制事务。
@Autowired 
private TransactionTemplate transactionTemplate; 

public void doSomething(Demo demo) { 
    // 查询信息
    // 调用第三方接口

    // 对这块操作手动开启事务，使用编程式事务最大的好处就是可以精细化控制事务范围。
    transactionTemplate.execute(transactionStatus -> {

        // 保存信息
        demoDao.save(demo);
        // 保存详情信息
        demoDetailDao.save(demo.getDetail());
        // 其他操作 ...

        // 返回结果对象或 true 即可
        return Boolean.TRUE; 
    });
}

避免长事务最简单的方法就是不要使用声明式事务@Transactional，而是使用编程式事务手动控制事务范围。

4、编程式事务和声明式事务的对比：

编程式事务管理使用TransactionTemplate或者直接使用底层的PlatformTransactionManager。对于编程式事务管理，spring推荐使用TransactionTemplate。
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。
声明式事务最大的优点就是不需要通过编程的方式管理事务，这样就不需要在业务逻辑代码中掺杂事务管理的代码，只需在配置文件中做相关的事务规则声明(或通过基于 @Transactional 注解的方式)，便可以将事务规则应用到业务逻辑中。
显然声明式事务管理要优于编程式事务管理，这正是spring倡导的非侵入式的开发方式。声明式事务管理使业务代码不受污染，一个普通的POJO对象，只要加上注解就可以获得完全的事务支持。
和编程式事务相比，声明式事务唯一不足地方是最细粒度只能作用到方法级别，无法做到像编程式事务那样可以作用到代码块级别。但是即便有这样的需求，也存在很多变通的方法，比如，可以将需要进行事务管理的代码块独立为方法等等。

参考：
TransactionTemplate和@Transactional注解的区别
 我想最小化@Transactional的范围吗？
Spring事务管理的另一种方式—TransactionTemplate编程式事务管理简单入门
 大意了，使用@Transactional竟然出现了长事务，导致生产事故！
事物导致的死锁问题分析
 使用 @Transactional 时常犯的N种错误

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springboot项目使用@Transactional注解如何避免长事务问题

（1）如何使用注解开启事务

（2）如何避免数据库死锁问题

（3）如何避免长事务问题

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