免费红色ppt模板网站,wordpress 主题 demo,哪些外贸网站可以做soho,宝塔建站详细教程转载自 JTA 深度历险 - 原理与实现 利用 JTA 处理事务
什么是事务处理
事务是计算机应用中不可或缺的组件模型#xff0c;它保证了用户操作的原子性 ( Atomicity )、一致性 ( Consistency )、隔离性 ( Isolation ) 和持久性 ( Durabilily )。关于事务最经典的示例莫过于信…转载自 JTA 深度历险 - 原理与实现 利用 JTA 处理事务
什么是事务处理
事务是计算机应用中不可或缺的组件模型它保证了用户操作的原子性 ( Atomicity )、一致性 ( Consistency )、隔离性 ( Isolation ) 和持久性 ( Durabilily )。关于事务最经典的示例莫过于信用卡转账将用户 A 账户中的 500 元人民币转移到用户 B 的账户中其操作流程如下 1. 将 A 账户中的金额减少 500 2. 将 B 账户中的金额增加 500 这两个操作必须保正 ACID 的事务属性即要么全部成功要么全部失败假若没有事务保障用户的账号金额将可能发生问题 假如第一步操作成功而第二步失败那么用户 A 账户中的金额将就减少 500 元而用户 B 的账号却没有任何增加不翼而飞同样如果第一步出错 而第二步成功那么用户 A 的账户金额不变而用户 B 的账号将增加 500 元凭空而生。上述任何一种错误都会产生严重的数据不一致问题事务的缺失对于一个稳定的生产系统是不可接受的。
J2EE 事务处理方式
1. 本地事务紧密依赖于底层资源管理器例如数据库连接 )事务处理局限在当前事务资源内。此种事务处理方式不存在对应用服务器的依赖因而部署灵活却无法支持多数据源的分布式事务。在数据库连接中使用本地事务示例如下
清单 1. 本地事务处理实例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 public void transferAccount() { Connection conn null; Statement stmt null; try{ conn getDataSource().getConnection(); // 将自动提交设置为 false //若设置为 true 则数据库将会把每一次数据更新认定为一个事务并自动提交 conn.setAutoCommit(false); stmt conn.createStatement(); // 将 A 账户中的金额减少 500 stmt.execute(\ update t_account set amount amount - 500 where account_id A); // 将 B 账户中的金额增加 500 stmt.execute(\ update t_account set amount amount 500 where account_id B); // 提交事务 conn.commit(); // 事务提交转账的两步操作同时成功 } catch(SQLException sqle){ try{ // 发生异常回滚在本事务中的操做 conn.rollback(); // 事务回滚转账的两步操作完全撤销 stmt.close(); conn.close(); }catch(Exception ignore){ } sqle.printStackTrace(); } }
2. 分布式事务处理 : Java 事务编程接口JTAJava Transaction API和 Java 事务服务 (JTSJava Transaction Service) 为 J2EE 平台提供了分布式事务服务。分布式事务Distributed Transaction包括事务管理器Transaction Manager和一个或多个支持 XA 协议的资源管理器 ( Resource Manager )。我们可以将资源管理器看做任意类型的持久化数据存储事务管理器承担着所有事务参与单元的协调与控制。JTA 事务有效的屏蔽了底层事务资源使应用可以以透明的方式参入到事务处理中但是与本地事务相比XA 协议的系统开销大在系统开发过程中应慎重考虑是否确实需要分布式事务。若确实需要分布式事务以协调多个事务资源则应实现和配置所支持 XA 协议的事务资源如 JMS、JDBC 数据库连接池等。使用 JTA 处理事务的示例如下注意connA 和 connB 是来自不同数据库的连接
清单 2. JTA 事务处理 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 public void transferAccount() { UserTransaction userTx null; Connection connA null; Statement stmtA null; Connection connB null; Statement stmtB null; try{ // 获得 Transaction 管理对象 userTx (UserTransaction)getContext().lookup(\ java:comp/UserTransaction); // 从数据库 A 中取得数据库连接 connA getDataSourceA().getConnection(); // 从数据库 B 中取得数据库连接 connB getDataSourceB().getConnection(); // 启动事务 userTx.begin(); // 将 A 账户中的金额减少 500 stmtA connA.createStatement(); stmtA.execute( update t_account set amount amount - 500 where account_id A); // 将 B 账户中的金额增加 500 stmtB connB.createStatement(); stmtB.execute(\ update t_account set amount amount 500 where account_id B); // 提交事务 userTx.commit(); // 事务提交转账的两步操作同时成功数据库 A 和数据库 B 中的数据被同时更新 } catch(SQLException sqle){ try{ // 发生异常回滚在本事务中的操纵 userTx.rollback(); // 事务回滚转账的两步操作完全撤销 //( 数据库 A 和数据库 B 中的数据更新被同时撤销 stmt.close(); conn.close(); ... }catch(Exception ignore){ } sqle.printStackTrace(); } catch(Exception ne){ e.printStackTrace(); } }
JTA 实现原理
很多开发人员都会对 JTA 的内部工作机制感兴趣我编写的代码没有任何与事务资源如数据库连接互动的代码但是我的操作数据库更新却实实在在的被包含在了事务中那 JTA 究竟是通过何种方式来实现这种透明性的呢 要理解 JTA 的实现原理首先需要了解其架构它包括事务管理器Transaction Manager和一个或多个支持 XA 协议的资源管理器 ( Resource Manager ) 两部分 我们可以将资源管理器看做任意类型的持久化数据存储事务管理器则承担着所有事务参与单元的协调与控制。 根据所面向对象的不同我们可以将 JTA 的事务管理器和资源管理器理解为两个方面面向开发人员的使用接口事务管理器和面向服务提供商的实现接口资源管理器。其中开发接口的主要部分即为上述示例中引用的 UserTransaction 对象开发人员通过此接口在信息系统中实现分布式事务而实现接口则用来规范提供商如数据库连接提供商所提供的事务服务它约定了事务的资源管理功能使得 JTA 可以在异构事务资源之间执行协同沟通。以数据库为例IBM 公司提供了实现分布式事务的数据库驱动程序Oracle 也提供了实现分布式事务的数据库驱动程序 在同时使用 DB2 和 Oracle 两种数据库连接时 JTA 即可以根据约定的接口协调者两种事务资源从而实现分布式事务。正是基于统一规范的不同实现使得 JTA 可以协调与控制不同数据库或者 JMS 厂商的事务资源其架构如下图所示
图 1. JTA 体系架构 开发人员使用开发人员接口实现应用程序对全局事务的支持各提供商数据库JMS 等依据提供商接口的规范提供事务资源管理功能事务管理器 TransactionManager 将应用对分布式事务的使用映射到实际的事务资源并在事务资源间进行协调与控制。 下面本文将对包括 UserTransaction、Transaction 和 TransactionManager 在内的三个主要接口以及其定义的方法进行介绍。
面向开发人员的接口为 UserTransaction 使用方法如上例所示开发人员通常只使用此接口实现 JTA 事务管理其定义了如下的方法
begin()- 开始一个分布式事务在后台 TransactionManager 会创建一个 Transaction 事务对象并把此对象通过 ThreadLocale 关联到当前线程上 )commit()- 提交事务在后台 TransactionManager 会从当前线程下取出事务对象并把此对象所代表的事务提交rollback()- 回滚事务在后台 TransactionManager 会从当前线程下取出事务对象并把此对象所代表的事务回滚getStatus()- 返回关联到当前线程的分布式事务的状态 (Status 对象里边定义了所有的事务状态感兴趣的读者可以参考 API 文档 )setRollbackOnly()- 标识关联到当前线程的分布式事务将被回滚
面向提供商的实现接口主要涉及到 TransactionManager 和 Transaction 两个对象
Transaction 代表了一个物理意义上的事务在开发人员调用 UserTransaction.begin() 方法时 TransactionManager 会创建一个 Transaction 事务对象标志着事务的开始并把此对象通过 ThreadLocale 关联到当前线程。UserTransaction 接口中的 commit()、rollback()getStatus() 等方法都将最终委托给 Transaction 类的对应方法执行。Transaction 接口定义了如下的方法
commit()- 协调不同的事务资源共同完成事务的提交rollback()- 协调不同的事务资源共同完成事务的回滚setRollbackOnly()- 标识关联到当前线程的分布式事务将被回滚getStatus()- 返回关联到当前线程的分布式事务的状态enListResource(XAResource xaRes, int flag)- 将事务资源加入到当前的事务中在上述示例中在对数据库 A 操作时 其所代表的事务资源将被关联到当前事务中同样在对数据库 B 操作时其所代表的事务资源也将被关联到当前事务中delistResourc(XAResource xaRes, int flag)- 将事务资源从当前事务中删除registerSynchronization(Synchronization sync)- 回调接口Hibernate 等 ORM 工具都有自己的事务控制机制来保证事务 但同时它们还需要一种回调机制以便在事务完成时得到通知从而触发一些处理工作如清除缓存等。这就涉及到了 Transaction 的回调接口 registerSynchronization。工具可以通过此接口将回调程序注入到事务中当事务成功提交后回调程序将被激活。
TransactionManager 本身并不承担实际的事务处理功能它更多的是充当用户接口和实现接口之间的桥梁。下面列出了 TransactionManager 中定义的方法可以看到此接口中的大部分事务方法与 UserTransaction 和 Transaction 相同。 在开发人员调用 UserTransaction.begin() 方法时 TransactionManager 会创建一个 Transaction 事务对象标志着事务的开始并把此对象通过 ThreadLocale 关联到当前线程上同样 UserTransaction.commit() 会调用 TransactionManager.commit() 方法将从当前线程下取出事务对象 Transaction 并把此对象所代表的事务提交 即调用 Transaction.commit()
begin()- 开始事务commit()- 提交事务rollback()- 回滚事务getStatus()- 返回当前事务状态setRollbackOnly()getTransaction()- 返回关联到当前线程的事务setTransactionTimeout(int seconds)- 设置事务超时时间resume(Transaction tobj)- 继续当前线程关联的事务suspend()- 挂起当前线程关联的事务
在系统开发过程中会遇到需要将事务资源暂时排除的操作此时就需要调用 suspend() 方法将当前的事务挂起在此方法后面所做的任何操作将不会被包括在事务中在非事务性操作完成后调用 resume()以继续事务注 要进行此操作需要获得 TransactionManager 对象 其获得方式在不同的 J2EE 应用服务器上是不一样的 下面将通过具体的代码向读者介绍 JTA 实现原理。下图列出了示例实现中涉及到的 Java 类其中 UserTransactionImpl 实现了 UserTransaction 接口TransactionManagerImpl 实现了 TransactionManager 接口TransactionImpl 实现了 Transaction 接口
图 2. JTA 实现类图 清单 3. 开始事务 - UserTransactionImpl implenments UserTransaction 1 2 3 4 public void begin() throws NotSupportedException, SystemException { // 将开始事务的操作委托给 TransactionManagerImpl TransactionManagerImpl.singleton().begin(); }
清单 4. 开始事务 - TransactionManagerImpl implements TransactionManager 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 // 此处 transactionHolder 用于将 Transaction 所代表的事务对象关联到线程上 private static ThreadLocalTransactionImpl transactionHolder new ThreadLocalTransactionImpl(); //TransacationMananger 必须维护一个全局对象因此使用单实例模式实现 private static TransactionManagerImpl singleton new TransactionManagerImpl(); private TransactionManagerImpl(){ } public static TransactionManagerImpl singleton(){ return singleton; } public void begin() throws NotSupportedException, SystemException { //XidImpl 实现了 Xid 接口其作用是唯一标识一个事务 XidImpl xid new XidImpl(); // 创建事务对象并将对象关联到线程 TransactionImpl tx new TransactionImpl(xid); transactionHolder.set(tx); }
现在我们就可以理解 Transaction 接口上没有定义 begin 方法的原因了Transaction 对象本身就代表了一个事务在它被创建的时候就表明事务已经开始因此也就不需要额外定义 begin() 方法了。
清单 5. 提交事务 - UserTransactionImpl implenments UserTransaction 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 public void commit() throws RollbackException, HeuristicMixedException, HeuristicRollbackException, SecurityException, IllegalStateException, SystemException { // 检查是否是 Roll back only 事务如果是回滚事务 if(rollBackOnly){ rollback(); return; } else { // 将提交事务的操作委托给 TransactionManagerImpl TransactionManagerImpl.singleton().commit(); } }
清单 6. 提交事务 - TransactionManagerImpl implenments TransactionManager 1 2 3 4 5 6 7 8 public void commit() throws RollbackException, HeuristicMixedException, HeuristicRollbackException, SecurityException, IllegalStateException, SystemException { // 取得当前事务所关联的事务并通过其 commit 方法提交 TransactionImpl tx transactionHolder.get(); tx.commit(); }
同理 rollback、getStatus、setRollbackOnly 等方法也采用了与 commit() 相同的方式实现。 UserTransaction 对象不会对事务进行任何控制 所有的事务方法都是通过 TransactionManager 传递到实际的事务资源即 Transaction 对象上。 上述示例演示了 JTA 事务的处理过程下面将为您展示事务资源数据库连接JMS是如何以透明的方式加入到 JTA 事务中的。首先需要明确的一点是在 JTA 事务 代码中获得的数据库源 ( DataSource ) 必须是支持分布式事务的。在如下的代码示例中尽管所有的数据库操作都被包含在了 JTA 事务中但是因为 MySql 的数据库连接是通过本地方式获得的对 MySql 的任何更新将不会被自动包含在全局事务中。
清单 7. JTA 事务处理 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 public void transferAccount() { UserTransaction userTx null; Connection mySqlConnection null; Statement mySqlStat null; Connection connB null; Statement stmtB null; try{ // 获得 Transaction 管理对象 userTx (UserTransaction)getContext().lookup(java:comp/UserTransaction); // 以本地方式获得 mySql 数据库连接 mySqlConnection DriverManager.getConnection(localhost:1111); // 从数据库 B 中取得数据库连接 getDataSourceB 返回应用服务器的数据源 connB getDataSourceB().getConnection(); // 启动事务 userTx.begin(); // 将 A 账户中的金额减少 500 //mySqlConnection 是从本地获得的数据库连接不会被包含在全局事务中 mySqlStat mySqlConnection.createStatement(); mySqlStat.execute( update t_account set amount amount - 500 where account_id A); //connB 是从应用服务器得的数据库连接会被包含在全局事务中 stmtB connB.createStatement(); stmtB.execute( update t_account set amount amount 500 where account_id B); // 事务提交connB 的操作被提交mySqlConnection 的操作不会被提交 userTx.commit(); } catch(SQLException sqle){ // 处理异常代码 } catch(Exception ne){ e.printStackTrace(); } }
为什么必须从支持事务的数据源中获得的数据库连接才支持分布式事务呢其实支持事务的数据源与普通的数据源是不同的它实现了额外的 XADataSource 接口。我们可以简单的将 XADataSource 理解为普通的数据源继承了 java.sql.PooledConnection只是它为支持分布式事务而增加了 getXAResource 方法。另外由 XADataSource 返回的数据库连接与普通连接也是不同的此连接除了实现 java.sql.Connection 定义的所有功能之外还实现了 XAConnection 接口。我们可以把 XAConnection 理解为普通的数据库连接它支持所有 JDBC 规范的数据库操作不同之处在于 XAConnection 增加了对分布式事务的支持。通过下面的类图读者可以对这几个接口的关系有所了解
图 3. 事务资源类图 应用程序从支持分布式事务的数据源获得的数据库连接是 XAConnection 接口的实现而由此数据库连接创建的会话Statement也为了支持分布式事务而增加了功能如下代码所示
清单 8. JTA 事务资源处理 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 public void transferAccount() { UserTransaction userTx null; Connection conn null; Statement stmt null; try{ // 获得 Transaction 管理对象 userTx (UserTransaction)getContext().lookup( java:comp/UserTransaction); // 从数据库中取得数据库连接 getDataSourceB 返回支持分布式事务的数据源 conn getDataSourceB().getConnection(); // 会话 stmt 已经为支持分布式事务进行了功能增强 stmt conn.createStatement(); // 启动事务 userTx.begin(); stmt.execute(update t_account ... where account_id A); userTx.commit(); } catch(SQLException sqle){ // 处理异常代码 } catch(Exception ne){ e.printStackTrace(); } }
我们来看一下由 XAConnection 数据库连接创建的会话Statement部分的代码实现不同的 JTA 提供商会有不同的实现方式此处代码示例只是向您演示事务资源是如何被自动加入到事务中。 我们以会话对象的 execute 方法为例通过在方法开始部分增加对 associateWithTransactionIfNecessary 方法的调用即可以保证在 JTA 事务期间对任何数据库连接的操作都会被透明的加入到事务中。
清单 9. 将事务资源自动关联到事务对象 - XAStatement implements Statement 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 public void execute(String sql) { // 对于每次数据库操作都检查此会话所在的数据库连接是否已经被加入到事务中 associateWithTransactionIfNecessary(); try{ // 处理数据库操作的代码 .... } catch(SQLException sqle){ // 处理异常代码 } catch(Exception ne){ e.printStackTrace(); } } public void associateWithTransactionIfNecessary(){ // 获得 TransactionManager TransactionManager tm getTransactionManager(); Transaction tx tm.getTransaction() // 检查当前线程是否有分布式事务 if(tx ! null){ // 在分布式事务内通过 tx 对象判断当前数据连接是否已经被包含在事务中 //如果不是那么将此连接加入到事务中 Connection conn this.getConnection(); //tx.hasCurrentResource xaConn.getDataSource() 不是标准的 JTA // 接口方法是为了实现分布式事务而增加的自定义方法 if(!tx.hasCurrentResource(conn)){ XAConnection xaConn (XAConnection)conn; XADataSource xaSource xaConn.getDataSource(); // 调用 Transaction 的接口方法将数据库事务资源加入到当前事务中 tx.enListResource(xaSource.getXAResource(), 1); } } }
XAResource 与 Xid XAResource 是 Distributed Transaction Processing: The XA Specification 标准的 Java 实现它是对底层事务资源的抽象定义了分布式事务处理过程中事务管理器和资源管理器之间的协议各事务资源提供商如 JDBC 驱动JMS将提供此接口的实现。使用此接口开发人员可以通过自己的编程实现分布式事务处理但这些通常都是由应用服务器实现的服务器自带实现更加高效稳定 为了说明我们将举例说明他的使用方式。 在使用分布式事务之前为了区分事务使之不发生混淆必须实现一个 Xid 类用来标识事务可以把 Xid 想象成事务的一个标志符每次在新事务创建是都会为事务分配一个 XidXid 包含三个元素formatID、gtrid全局事务标识符和 bqual分支修饰词标识符。 formatID 通常是零这意味着你将使用 OSI CCROpen Systems Interconnection Commitment, Concurrency 和 Recovery 标准来命名如果你要使用另外一种格式那么 formatID 应该大于零-1 值意味着 Xid 为无效。
gtrid 和 bqual 分别包含 64 个字节二进制码来分别标识全局事务和分支事务 唯一的要求是 gtrid 和 bqual 必须是全局唯一的。 XAResource 接口中主要定义了如下方法
commit()- 提交事务isSameRM(XAResource xares)- 检查当前的 XAResource 与参数是否同一事务资源prepare()- 通知资源管理器准备事务的提交工作rollback()- 通知资源管理器回滚事务
在事务被提交时Transaction 对象会收集所有被当前事务包含的 XAResource 资源然后调用资源的提交方法如下代码所示
清单 10. 提交事务 - TransactionImpl implements Transaction 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 public void commit() throws RollbackException, HeuristicMixedException, HeuristicRollbackException, SecurityException, IllegalStateException, SystemException { // 得到当前事务中的所有事务资源 ListXAResource list getAllEnlistedResouces(); // 通知所有的事务资源管理器准备提交事务 // 对于生产级别的实现此处需要进行额外处理以处理某些资源准备过程中出现的异常 for(XAResource xa : list){ xa.prepare(); } // 所有事务性资源提交事务 for(XAResource xa : list){ xa.commit(); } }
结束语
通过如上介绍相信读者对 JTA 的原理已经有所了解本文中的示例代码都是理想情况下的假设实现。一款完善成熟的 JTA 事务实现需要考虑与处理的细节非常多如性能提交事务的时候使用多线程方式并发提交事务、容错网络系统异常等 其成熟也需要经过较长时间的积累。感兴趣的读者可以阅读一些开源 JTA 实现以进一步深入学习。
相关主题
