分布式事务 TCC-Transaction 源码分析 —— TCC 实现

本文主要基于 TCC-Transaction 1.2.3.3 正式版

  • 1. 概述
  • 2. TCC 原理
  • 3. TCC-Transaction 原理
  • 4. 事务与参与者
    • 4.1 事务
    • 4.2 参与者
  • 5. 事务管理器
    • 5.1 发起根事务
    • 5.2 传播发起分支事务
    • 5.3 传播获取分支事务
    • 5.4 提交事务
    • 5.5 回滚事务
    • 5.6 添加参与者到事务
  • 6. 事务拦截器
    • 6.1 Compensable
    • 6.2 可补偿事务拦截器
    • 6.3 资源协调者拦截器
  • 666. 彩蛋

1. 概述

本文分享 TCC 实现。主要涉及如下三个 Maven 项目:

  • tcc-transaction-core :tcc-transaction 底层实现。
  • tcc-transaction-api :tcc-transaction 使用 API。
  • tcc-transaction-spring :tcc-transaction Spring 支持。

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OK,开始我们的第一段 TCC 旅程吧。

ps:笔者假设你已经阅读过《tcc-transaction 官方文档 —— 使用指南1.2.x》。

ps2:未特殊说明的情况下,本文事务指的是 TCC事务

2. TCC 原理

FROM https://support.hwclouds.com/devg-servicestage/zh-cn_topic_0056814426.html 
TCC事务 
为了解决在事务运行过程中大颗粒度资源锁定的问题,业界提出一种新的事务模型,它是基于业务层面的事务定义。锁粒度完全由业务自己控制。它本质是一种补偿的思路。它把事务运行过程分成 Try、Confirm / Cancel 两个阶段。在每个阶段的逻辑由业务代码控制。这样就事务的锁粒度可以完全自由控制。业务可以在牺牲隔离性的情况下,获取更高的性能。

  • Try 阶段
    • 完成所有业务检查( 一致性 )
    • 预留必须业务资源( 准隔离性 )
    • Try :尝试执行业务
  • Confirm / Cancel 阶段:
    • 释放 Try 阶段预留的业务资源
    • Cancel 操作满足幂等性
    • 真正执行业务
    • 不做任务业务检查
    • Confirm 操作满足幂等性
    • Confirm :确认执行业务
    • Cancel :取消执行业务
    • Confirm 与 Cancel 互斥

整体流程如下图:

分布式事务 TCC-Transaction 源码分析 —— TCC 实现

  • 红框部分功能由 tcc-transaction-core 实现:

    • 启动业务活动
    • 登记业务操作
    • 提交 / 回滚业务活动
  • 黄框部分功能由 tcc-transaction-http-sample 实现( 官方提供的示例项目 ):

    • Try 操作
    • Confirm 操作
    • Cancel 操作

与 2PC协议 比较

  • 位于业务服务层而非自愿层
  • 没有单独的准备( Prepare )阶段,Try 操作兼备自愿操作与准备能力
  • Try 操作可以灵活选择业务资源的锁定粒度
  • 较高开发成本

参考资料:

  • 《支付宝运营架构中柔性事务指的是什么?》
  • 《分布式事务的典型处理方式:2PC、TCC、异步确保和最大努力型》

3. TCC-Transaction 原理

在 TCC 里,一个业务活动可以有多个事务,每个业务操作归属于不同的事务,即一个事务可以包含多个业务操作。TCC-Transaction 将每个业务操作抽象成事务参与者,每个事务可以包含多个参与者

参与者需要声明 try / confirm / cancel 三个类型的方法,和 TCC 的操作一一对应。在程序里,通过 @Compensable 注解标记在 try 方法上,并填写对应的 confirm / cancel 方法,示例代码如下:

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// try
@Compensable(confirmMethod = "confirmRecord", cancelMethod = "cancelRecord", transactionContextEditor = MethodTransactionContextEditor.class)
public String record(TransactionContext transactionContext, CapitalTradeOrderDto tradeOrderDto) {}
 
// confirm
public void confirmRecord(TransactionContext transactionContext, CapitalTradeOrderDto tradeOrderDto) {}
 
// cancel
public void cancelRecord(TransactionContext transactionContext, CapitalTradeOrderDto tradeOrderDto) {}
  • 在示例代码中,我们看到 TransactionContext,事务上下文,这个是怎么生成的呢?这里先卖一个关子。

TCC-Transaction 有两个拦截器,通过对 @Compensable AOP 切面( 参与者 try 方法 )进行拦截,透明化对参与者 confirm / cancel 方法调用,从而实现 TCC 。简化流程如下图:

分布式事务 TCC-Transaction 源码分析 —— TCC 实现

第一个拦截器,可补偿事务拦截器,实现如下功能:

  • 在 Try 阶段,对事务的发起、传播。
  • 在 Confirm / Cancel 阶段,对事务提交或回滚。
  • 为什么会有对事务的传播呢?在远程调用服务的参与者时,会通过"参数"( 需要序列化 )的形式传递事务给远程参与者。

第二个拦截器,资源协调者拦截器,实现如下功能:

  • 在 Try 阶段,添加参与者到事务中。当事务上下文不存在时,进行创建。

实际拦截器对事务的处理会比上图复杂一些,在本文「6. 事务拦截器」详细解析。

在 TCC-Transaction 代码实现上,组件分层如下图:

分布式事务 TCC-Transaction 源码分析 —— TCC 实现

本文按照如下顺序分享:

  • 「4. 事务拦截器」
  • 「5. 事务管理器」
  • 「6. 事务管理器」

内容是自下而上的方式分享,每个组件可以更加整体的被认识。当然这可能对你理解时产生一脸闷逼,所以推荐两种阅读方式:

  • 简读 x 1 + 深读 x 1
  • 倒着读,发现未分享的方法,全文检索该方法。

事务存储器在《TCC-Transaction 源码解析 —— 事务存储于恢复》详细解析。

事务恢复在《TCC-Transaction 源码解析 —— 事务恢复》详细解析。

4. 事务与参与者

在 TCC 里,一个事务( org.mengyun.tcctransaction.Transaction ) 可以有多个参与者( org.mengyun.tcctransaction.Participant )参与业务活动。类图关系如下( 打开大图 ):

分布式事务 TCC-Transaction 源码分析 —— TCC 实现

4.1 事务

Transaction 实现代码如下

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public class Transaction implements Serializable {
 
    private static final long serialVersionUID = 7291423944314337931L;
 
    /**
     * 事务编号
     */
    private TransactionXid xid;
    /**
     * 事务状态
     */
    private TransactionStatus status;
    /**
     * 事务类型
     */
    private TransactionType transactionType;
    /**
     * 重试次数
     */
    private volatile int retriedCount = 0;
    /**
     * 创建时间
     */
    private Date createTime = new Date();
    /**
     * 最后更新时间
     */
    private Date lastUpdateTime = new Date();
    /**
     * 版本号
     */
    private long version = 1;
    /**
     * 参与者集合
     */
    private List<Participant> participants = new ArrayList<Participant>();
    /**
     * 附带属性映射
     */
    private Map<String, Object> attachments = new ConcurrentHashMap<String, Object>();
 
    /**
     * 添加参与者
     *
     * @param participant 参与者
     */
    public void enlistParticipant(Participant participant) {
        participants.add(participant);
    }
 
    /**
     * 提交 TCC 事务
     */
    public void commit() {
        for (Participant participant : participants) {
            participant.commit();
        }
    }
 
    /**
     * 回滚 TCC 事务
     */
    public void rollback() {
        for (Participant participant : participants) {
            participant.rollback();
        }
    }
}

xid,事务编号( TransactionXid ),用于唯一标识一个事务。使用 UUID 算法生成,保证唯一性org.mengyun.tcctransaction.api.TransactionXid 实现 javax.transaction.xa.Xid 接口,实现代码如下:

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public class TransactionXid implements Xid, Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -6817267250789142043L;
/**
* xid 格式标识符
*/
private int formatId = 1;
/**
* 全局事务编号
*/
private byte[] globalTransactionId;
/**
* 分支事务编号
*/
private byte[] branchQualifier;
}
  • TODO 为什么要继承 Xid 接口?
  • status,事务状态( TransactionStatus )。org.mengyun.tcctransaction.api.TransactionStatus 实现代码如下:

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public enum TransactionStatus {
    /**
     * 尝试中状态
     */
    TRYING(1),
    /**
     * 确认中状态
     */
    CONFIRMING(2),
    /**
     * 取消中状态
     */
    CANCELLING(3);
    private int id;
}

transactionType,事务类型( TransactionType )。org.mengyun.tcctransaction.common.TransactionType 实现代码如下:

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public enum TransactionType {
/**
* 根事务
*/
ROOT(1),
/**
* 分支事务
*/
BRANCH(2);
 
int id;
}
  • 在「6.2 可补偿事务拦截器」有详细解析,可以看到看到这两种事务是如何发起。
  • retriedCount,重试次数。在 TCC 过程中,可能参与者异常崩溃,这个时候会进行重试直到成功或超过最大次数。在《TCC-Transaction 源码解析 —— 事务恢复》详细解析。

  • version,版本号,用于乐观锁更新事务。在《TCC-Transaction 源码解析 —— 事务存储器》详细解析。

  • attachments,附带属性映射。在《TCC-Transaction 源码解析 —— Dubbo 支持》详细解析。

  • 提供 #enlistParticipant() 方法,添加事务参与者。

  • 提供 #commit() 方法,调用参与者们提交事务。

  • 提供 #rollback() 方法,调用参与者回滚事务。

4.2 参与者

Participant 实现代码如下

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public class Participant implements Serializable {
 
    private static final long serialVersionUID = 4127729421281425247L;
 
    /**
     * 事务编号
     */
    private TransactionXid xid;
    /**
     * 确认执行业务方法调用上下文
     */
    private InvocationContext confirmInvocationContext;
    /**
     * 取消执行业务方法
     */
    private InvocationContext cancelInvocationContext;
    /**
     * 执行器
     */
    private Terminator terminator = new Terminator();
    /**
     * 事务上下文编辑
     */
    Class<? extends TransactionContextEditor> transactionContextEditorClass;
 
    /**
     * 提交事务
     */
    public void commit() {
        terminator.invoke(new TransactionContext(xid, TransactionStatus.CONFIRMING.getId()), confirmInvocationContext, transactionContextEditorClass);
    }
 
    /**
     * 回滚事务
     */
    public void rollback() {
        terminator.invoke(new TransactionContext(xid, TransactionStatus.CANCELLING.getId()), cancelInvocationContext, transactionContextEditorClass);
    }
}
  • xid,参与者事务编号。通过 TransactionXid.globalTransactionId 属性,关联上其所属的事务。当参与者进行远程调用时,远程的分支事务的事务编号等于该参与者的事务编号。通过事务编号的关联,TCC Confirm / Cancel 阶段,使用参与者的事务编号和远程的分支事务进行关联,从而实现事务的提交和回滚,在「5.2 传播发起分支事务」 + 「6.2 可补偿事务拦截器」可以看到具体实现。

  • confirmInvocationContext,确认执行业务方法调用上下文( InvocationContext )。org.mengyun.tcctransaction.InvocationContext 实现代码如下:

    • InvocationContext,执行方法调用上下文,记录类、方法名、参数类型数组、参数数组。通过这些属性,可以执行提交 / 回滚事务。在 org.mengyun.tcctransaction.Terminator 会看到具体的代码实现。本质上,TCC 通过多个参与者的 try / confirm / cancel 方法,实现事务的最终一致性
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public class InvocationContext implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = -7969140711432461165L;
 
/**
* 类
*/
private Class targetClass;
/**
* 方法名
*/
private String methodName;
/**
* 参数类型数组
*/
private Class[] parameterTypes;
/**
* 参数数组
*/
private Object[] args;
}
  • cancelInvocationContext,取消执行业务方法调用上下文( InvocationContext )。

  • terminator,执行器( Terminator )。org.mengyun.tcctransaction.Terminator 实现代码如下:

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    public class Terminator implements Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -164958655471605778L;
     
    public Object invoke(TransactionContext transactionContext, InvocationContext invocationContext, Class&lt;? extends TransactionContextEditor&gt; transactionContextEditorClass) {
       if (StringUtils.isNotEmpty(invocationContext.getMethodName())) {
           try {
               // 获得 参与者对象
               Object target = FactoryBuilder.factoryOf(invocationContext.getTargetClass()).getInstance();
               // 获得 方法
               Method method = target.getClass().getMethod(invocationContext.getMethodName(), invocationContext.getParameterTypes());
               // 设置 事务上下文 到方法参数
               FactoryBuilder.factoryOf(transactionContextEditorClass).getInstance().set(transactionContext, target, method, invocationContext.getArgs());
               // 执行方法
               return method.invoke(target, invocationContext.getArgs());
           } catch (Exception e) {
               throw new SystemException(e);
           }
       }
       return null;
    }
    }
    • FactoryBuilder,工厂 Builder,感兴趣的同学点击链接查看,已经添加完整中文代码注释。
    • TransactionContextEditor,在本文「6.1 Compensable」详细解析。
  • transactionContextEditorClass,事务上下文编辑,在「6.1 Compensable」详细解析。

  • 提交 #commit() 方法,提交参与者自己的事务。

  • 提交 #rollback() 方法,回滚参与者自己的事务。

5. 事务管理器

org.mengyun.tcctransaction.TransactionManager,事务管理器,提供事务的获取、发起、提交、回滚,参与者的新增等等方法。

5.1 发起根事务

提供 begin() 方法,发起根事务。该方法在调用方法类型为 MethodType.ROOT 并且 事务处于 Try 阶段被调用。MethodType 在「6.2 可补偿事务拦截器」详细解析。

实现代码如下:

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// TransactionManager.java
/**
* 发起根事务
*
* @return 事务
*/
public Transaction begin() {
   // 创建 根事务
   Transaction transaction = new Transaction(TransactionType.ROOT);
   // 存储 事务
   transactionRepository.create(transaction);
   // 注册 事务
   registerTransaction(transaction);
   return transaction;
}
  • 调用 Transaction 构造方法,创建根事务。实现代码如下:

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    // Transaction.java
    /**
    * 创建指定类型的事务
    *
    * @param transactionType 事务类型
    */
    public Transaction(TransactionType transactionType) {
       this.xid = new TransactionXid();
       this.status = TransactionStatus.TRYING; // 尝试中状态
       this.transactionType = transactionType;
    }
    • 目前该构造方法只有 TransactionManager#begin() 在调用,即只创建根事务
  • 调用 TransactionRepository#crete() 方法,存储事务。

  • 调用 #registerTransaction(...) 方法,注册事务到当前线程事务队列。实现代码如下:

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// TransactionManager.java
/**
* 当前线程事务队列
*/
private static final ThreadLocal<Deque<Transaction>> CURRENT = new ThreadLocal<Deque<Transaction>>();
 
/**
* 注册事务到当前线程事务队列
*
* @param transaction 事务
*/
private void registerTransaction(Transaction transaction) {
   if (CURRENT.get() == null) {
       CURRENT.set(new LinkedList<Transaction>());
   }
   CURRENT.get().push(transaction); // 添加到头部
}
  • 可能有同学会比较好奇,为什么使用队列存储当前线程事务?TCC-Transaction 支持多个的事务独立存在,后创建的事务先提交,类似 Spring 的org.springframework.transaction.annotation.Propagation.REQUIRES_NEW 。在下文,很快我们就会看到 TCC-Transaction 自己的 org.mengyun.tcctransaction.api.Propagation 。

5.2 传播发起分支事务

调用 #propagationNewBegin(...) 方法,传播发起分支事务。该方法在调用方法类型为 MethodType.PROVIDER 并且 事务处于 Try 阶段被调用。MethodType 在「6.2 可补偿事务拦截器」详细解析。

实现代码如下:

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/**
* 传播发起分支事务
*
* @param transactionContext 事务上下文
* @return 分支事务
*/
public Transaction propagationNewBegin(TransactionContext transactionContext) {
  // 创建 分支事务
  Transaction transaction = new Transaction(transactionContext);
  // 存储 事务
  transactionRepository.create(transaction);
  // 注册 事务
  registerTransaction(transaction);
  return transaction;
}
  • 调用 Transaction 构造方法,创建分支事务。实现代码如下:

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    /**
    * 创建分支事务
    *
    * @param transactionContext 事务上下文
    */
    public Transaction(TransactionContext transactionContext) {
       this.xid = transactionContext.getXid(); // 事务上下文的 xid
       this.status = TransactionStatus.TRYING; // 尝试中状态
       this.transactionType = TransactionType.BRANCH; // 分支事务
    }
    • 分支事务使用传播的事务上下文的事务编号
  • 调用 TransactionRepository#crete() 方法,存储事务。为什么要存储分支事务,在「6.3 资源协调者拦截器」详细解析。

  • 调用 #registerTransaction(...) 方法,注册事务到当前线程事务队列。

5.3 传播获取分支事务

调用 #propagationExistBegin(...) 方法,传播发起分支事务。该方法在调用方法类型为 MethodType.PROVIDER 并且 事务处于 Confirm / Cancel 阶段被调用。MethodType 在「6.2 可补偿事务拦截器」详细解析。

实现代码如下:

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/**
* 传播获取分支事务
*
* @param transactionContext 事务上下文
* @return 分支事务
* @throws NoExistedTransactionException 当事务不存在时
*/
public Transaction propagationExistBegin(TransactionContext transactionContext) throws NoExistedTransactionException {
   // 查询 事务
   Transaction transaction = transactionRepository.findByXid(transactionContext.getXid());
   if (transaction != null) {
       // 设置 事务 状态
       transaction.changeStatus(TransactionStatus.valueOf(transactionContext.getStatus()));
       // 注册 事务
       registerTransaction(transaction);
       return transaction;
   } else {
       throw new NoExistedTransactionException();
   }
}
  • 调用 TransactionRepository#findByXid() 方法,查询事务。
  • 调用 Transaction#changeStatus(...) 方法,设置事务状态为 CONFIRMING 或 CANCELLING。
  • 调用 #registerTransaction(...) 方法,注册事务到当前线程事务队列。
  • 为什么此处是分支事务呢?结合 #propagationNewBegin(...) 思考下。

5.4 提交事务

调用 #commit(...) 方法,提交事务。该方法在事务处于 Confirm / Cancel 阶段被调用。

实现代码如下:

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/**
* 提交事务
*/
public void commit() {
   // 获取 事务
   Transaction transaction = getCurrentTransaction();
   // 设置 事务状态 为 CONFIRMING
   transaction.changeStatus(TransactionStatus.CONFIRMING);
   // 更新 事务
   transactionRepository.update(transaction);
   try {
       // 提交 事务
       transaction.commit();
       // 删除 事务
       transactionRepository.delete(transaction);
   } catch (Throwable commitException) {
       logger.error("compensable transaction confirm failed.", commitException);
       throw new ConfirmingException(commitException);
   }
}
  • 调用 #getCurrentTransaction() 方法, 获取事务。实现代码如下:

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    public Transaction getCurrentTransaction() {
       if (isTransactionActive()) {
           return CURRENT.get().peek(); // 获得头部元素
       }
       return null;
    }
     
    public boolean isTransactionActive() {
       Deque<Transaction> transactions = CURRENT.get();
       return transactions != null && !transactions.isEmpty();
    }
    • 为什么获得队列头部元素呢?该元素即是上文调用 #registerTransaction(...) 注册到队列头部。
  • 调用 Transaction#changeStatus(...) 方法, 设置事务状态为 CONFIRMING。

  • 调用 TransactionRepository#update(...) 方法, 更新事务。

  • 调用 Transaction#commit(...) 方法, 提交事务。

  • 调用 TransactionRepository#delete(...) 方法,删除事务。

5.5 回滚事务

调用 #rollback(...) 方法,取消事务,和 #commit() 方法基本类似。该方法在事务处于 Confirm / Cancel 阶段被调用。

实现代码如下:

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/**
* 回滚事务
*/
public void rollback() {
   // 获取 事务
   Transaction transaction = getCurrentTransaction();
   // 设置 事务状态 为 CANCELLING
   transaction.changeStatus(TransactionStatus.CANCELLING);
   // 更新 事务
   transactionRepository.update(transaction);
   try {
       // 提交 事务
       transaction.rollback();
       // 删除 事务
       transactionRepository.delete(transaction);
   } catch (Throwable rollbackException) {
       logger.error("compensable transaction rollback failed.", rollbackException);
       throw new CancellingException(rollbackException);
   }
}
  • 调用 #getCurrentTransaction() 方法,获取事务。
  • 调用 Transaction#changeStatus(...) 方法, 设置事务状态为 CANCELLING。
  • 调用 TransactionRepository#update(...) 方法, 更新事务。
  • 调用 Transaction#rollback(...) 方法, 回滚事务。
  • 调用 TransactionRepository#delete(...) 方法,删除事务。

5.6 添加参与者到事务

调用 #enlistParticipant(...) 方法,添加参与者到事务。该方法在事务处于 Try 阶段被调用,在「6.3 资源协调者拦截器」有详细解析。

实现代码如下:

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/**
* 添加参与者到事务
*
* @param participant 参与者
*/
public void enlistParticipant(Participant participant) {
   // 获取 事务
   Transaction transaction = this.getCurrentTransaction();
   // 添加参与者
   transaction.enlistParticipant(participant);
   // 更新 事务
   transactionRepository.update(transaction);
}
  • 调用 #getCurrentTransaction() 方法,获取事务。
  • 调用 Transaction#enlistParticipant(...) 方法, 添加参与者到事务。
  • 调用 TransactionRepository#update(...) 方法, 更新事务。

6. 事务拦截器

TCC-Transaction 基于 org.mengyun.tcctransaction.api.@Compensable + org.aspectj.lang.annotation.@Aspect 注解 AOP 切面实现业务方法的 TCC 事务声明拦截,同 Spring 的 org.springframework.transaction.annotation.@Transactional 的实现。

TCC-Transaction 有两个拦截器:

  • org.mengyun.tcctransaction.interceptor.CompensableTransactionInterceptor,可补偿事务拦截器。
  • org.mengyun.tcctransaction.interceptor.ResourceCoordinatorInterceptor,资源协调者拦截器。

在分享拦截器的实现之前,我们先一起看看 @Compensable 注解。

6.1 Compensable

@Compensable,标记可补偿的方法注解。实现代码如下:

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public @interface Compensable {
 
    /**
     * 传播级别
     */
    Propagation propagation() default Propagation.REQUIRED;
 
    /**
     * 确认执行业务方法
     */
    String confirmMethod() default "";
 
    /**
     * 取消执行业务方法
     */
    String cancelMethod() default "";
 
    /**
     * 事务上下文编辑
     */
    Class<? extends TransactionContextEditor> transactionContextEditor() default DefaultTransactionContextEditor.class;
}
  • propagation,传播级别( Propagation ),默认 Propagation.REQUIRED。和 Spring 的 Propagation 除了缺少几个属性,基本一致。实现代码如下:

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    public enum Propagation {
    /**
    * 支持当前事务,如果当前没有事务,就新建一个事务。
    */
    REQUIRED(0),
    /**
    * 支持当前事务,如果当前没有事务,就以非事务方式执行。
    */
    SUPPORTS(1),
    /**
    * 支持当前事务,如果当前没有事务,就抛出异常。
    */
    MANDATORY(2),
    /**
    * 新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。
    */
    REQUIRES_NEW(3);
     
    private final int value;
    }
  • confirmMethod,确认执行业务方法名。

  • cancelMethod,取消执行业务方法名。

  • TransactionContextEditor,事务上下文编辑器( TransactionContextEditor ),用于设置和获得事务上下文( TransactionContext ),在「6.3 资源协调者拦截器」可以看到被调用,此处只看它的代码实现。org.mengyun.tcctransaction.api.TransactionContextEditor 接口代码如下:

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    public interface TransactionContextEditor {
    /**
    * 从参数中获得事务上下文
    *
    * @param target 对象
    * @param method 方法
    * @param args 参数
    * @return 事务上下文
    */
    TransactionContext get(Object target, Method method, Object[] args);
     
    /**
    * 设置事务上下文到参数中
    *
    * @param transactionContext 事务上下文
    * @param target 对象
    * @param method 方法
    * @param args 参数
    */
    void set(TransactionContext transactionContext, Object target, Method method, Object[] args);
    }
    • DefaultTransactionContextEditor,默认事务上下文编辑器实现。实现代码如下:

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class DefaultTransactionContextEditor implements TransactionContextEditor {
@Override
public TransactionContext get(Object target, Method method, Object[] args) {
   int position = getTransactionContextParamPosition(method.getParameterTypes());
   if (position &gt;= 0) {
       return (TransactionContext) args[position];
   }
   return null;
}
 
@Override
public void set(TransactionContext transactionContext, Object target, Method method, Object[] args) {
   int position = getTransactionContextParamPosition(method.getParameterTypes());
   if (position &gt;= 0) {
       args[position] = transactionContext; // 设置方法参数
   }
}
 
/**
* 获得事务上下文在方法参数里的位置
*
* @param parameterTypes 参数类型集合
* @return 位置
*/
public static int getTransactionContextParamPosition(Class&lt;?&gt;[] parameterTypes) {
   int position = -1;
   for (int i = 0; i &lt; parameterTypes.length; i++) {
       if (parameterTypes[i].equals(org.mengyun.tcctransaction.api.TransactionContext.class)) {
           position = i;
           break;
       }
   }
   return position;
}
}
  • NullableTransactionContextEditor,无事务上下文编辑器实现。实现代码如下:

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    class NullableTransactionContextEditor implements TransactionContextEditor {
     
        @Override
     
        public TransactionContext get(Object target, Method method, Object[] args) 
    {
            return null;
        }
     
    @Override
    public void set(TransactionContext transactionContext, Object target, Method method, Object[] args){
          }
    }
  • DubboTransactionContextEditor,Dubbo 事务上下文编辑器实现,通过 Dubbo 隐式传参方式获得事务上下文,在《TCC-Transaction 源码解析 —— Dubbo 支持》详细解析。

6.2 可补偿事务拦截器

先一起来看下可补偿事务拦截器对应的切面 org.mengyun.tcctransaction.interceptor.CompensableTransactionAspect,实现代码如下:

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@Aspect
public abstract class CompensableTransactionAspect {
 
    private CompensableTransactionInterceptor compensableTransactionInterceptor;
 
    public void setCompensableTransactionInterceptor(CompensableTransactionInterceptor compensableTransactionInterceptor) {
        this.compensableTransactionInterceptor = compensableTransactionInterceptor;
    }
 
    @Pointcut("@annotation(org.mengyun.tcctransaction.api.Compensable)")
    public void compensableService() {
    }
 
    @Around("compensableService()")
    public Object interceptCompensableMethod(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        return compensableTransactionInterceptor.interceptCompensableMethod(pjp);
    }
 
    public abstract int getOrder();
}
  • 通过 org.aspectj.lang.annotation.@Pointcut + org.aspectj.lang.annotation.@Around 注解,配置对 @Compensable 注解的方法进行拦截,调用 CompensableTransactionInterceptor#interceptCompensableMethod(...) 方法进行处理。

CompensableTransactionInterceptor 实现代码如下

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public class CompensableTransactionInterceptor {
 
    private TransactionManager transactionManager;
 
    private Set<Class<? extends Exception>> delayCancelExceptions;
 
    public Object interceptCompensableMethod(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        // 获得带 @Compensable 注解的方法
        Method method = CompensableMethodUtils.getCompensableMethod(pjp);
        //
        Compensable compensable = method.getAnnotation(Compensable.class);
        Propagation propagation = compensable.propagation();
        // 获得 事务上下文
        TransactionContext transactionContext = FactoryBuilder.factoryOf(compensable.transactionContextEditor()).getInstance().get(pjp.getTarget(), method, pjp.getArgs());
        // 当前线程是否在事务中
        boolean isTransactionActive = transactionManager.isTransactionActive();
        // 判断事务上下文是否合法
        if (!TransactionUtils.isLegalTransactionContext(isTransactionActive, propagation, transactionContext)) {
            throw new SystemException("no active compensable transaction while propagation is mandatory for method " + method.getName());
        }
        // 计算方法类型
        MethodType methodType = CompensableMethodUtils.calculateMethodType(propagation, isTransactionActive, transactionContext);
        // 处理
        switch (methodType) {
            case ROOT:
                return rootMethodProceed(pjp);
            case PROVIDER:
                return providerMethodProceed(pjp, transactionContext);
            default:
                return pjp.proceed();
        }
    }
}
  • 调用 CompensableMethodUtils#getCompensableMethod(...) 方法,获得带 @Compensable 注解的方法。实现代码如下:

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    // CompensableMethodUtils.java
    /**
    * 获得带 @Compensable 注解的方法
    *
    * @param pjp 切面点
    * @return 方法
    */
    public static Method getCompensableMethod(ProceedingJoinPoint pjp) {
       Method method = ((MethodSignature) (pjp.getSignature())).getMethod(); // 代理方法对象
       if (method.getAnnotation(Compensable.class) == null) {
           try {
               method = pjp.getTarget().getClass().getMethod(method.getName(), method.getParameterTypes()); // 实际方法对象
           } catch (NoSuchMethodException e) {
               return null;
           }
       }
       return method;
    }
  • 调用 TransactionContextEditor#get(...) 方法,从参数中获得事务上下文。为什么从参数中可以获得事务上下文呢?在「6.3 资源协调者拦截器」揭晓答案。

  • 调用 TransactionManager#isTransactionActive() 方法,当前线程是否在事务中。实现代码如下:

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    // TransactionManager.java
    private static final ThreadLocal<Deque<Transaction>> CURRENT = new ThreadLocal<Deque<Transaction>>();
     
    public boolean isTransactionActive() {
       Deque<Transaction> transactions = CURRENT.get();
       return transactions != null && !transactions.isEmpty();
    }
  • 调用 TransactionUtils#isLegalTransactionContext(...) 方法,判断事务上下文是否合法。实现代码如下:

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    // TransactionUtils.java
    /**
    * 判断事务上下文是否合法
    * 在 Propagation.MANDATORY 必须有在事务内
    *
    * @param isTransactionActive 是否
    * @param propagation 传播级别
    * @param transactionContext 事务上下文
    * @return 是否合法
    */
    public static boolean isLegalTransactionContext(boolean isTransactionActive, Propagation propagation, TransactionContext transactionContext) {
       if (propagation.equals(Propagation.MANDATORY) && !isTransactionActive && transactionContext == null) {
           return false;
       }
       return true;
    }
    • 当传播级别为 Propagation.MANDATORY 时,要求必须在事务中。
  • 调用 CompensableMethodUtils#calculateMethodType(...) 方法,计算方法类型。实现代码如下:

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    /**
    * 计算方法类型
    *
    * @param propagation 传播级别
    * @param isTransactionActive 是否事务开启
    * @param transactionContext 事务上下文
    * @return 方法类型
    */
    public static MethodType calculateMethodType(Propagation propagation, boolean isTransactionActive, TransactionContext transactionContext) {
       if ((propagation.equals(Propagation.REQUIRED) && !isTransactionActive && transactionContext == null) // Propagation.REQUIRED:支持当前事务,当前没有事务,就新建一个事务。
               || propagation.equals(Propagation.REQUIRES_NEW)) { // Propagation.REQUIRES_NEW:新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。
           return MethodType.ROOT;
       } else if ((propagation.equals(Propagation.REQUIRED) // Propagation.REQUIRED:支持当前事务
                   || propagation.equals(Propagation.MANDATORY)) // Propagation.MANDATORY:支持当前事务
               && !isTransactionActive && transactionContext != null) {
           return MethodType.PROVIDER;
       } else {
           return MethodType.NORMAL;
       }
    }
    • 事务传播级别为 Propagation.REQUIRED,并且当前没有事务。
    • 事务传播级别为 Propagation.REQUIRES_NEW,新建事务,如果当前存在事务,把当前事务挂起。此时,事务管理器的当前线程事务队列可能会存在多个事务
    • 计算方法类型( MethodType )的目的,可以根据不同方法类型,做不同的事务处理。
    • 方法类型为 MethodType.ROOT 时,发起根事务,判断条件如下二选一:
  • 方法类型为 MethodType.ROOT 时,发起分支事务,判断条件如下二选一:
    * 事务传播级别为 Propagation.REQUIRED,并且当前不存在事务,并且方法参数传递了事务上下文
    * 事务传播级别为 Propagation.PROVIDER,并且当前不存在事务,并且方法参数传递了事务上下文
    当前不存在事务,方法参数传递了事务上下文是什么意思?当跨服务远程调用时,被调用服务本身( 服务提供者 )不在事务中,通过传递事务上下文参数,融入当前事务。

  • 方法类型为 MethodType.Normal 时,不进行事务处理。

  • MethodType.CONSUMER 项目已经不再使用,猜测已废弃。

  • 当方法类型为 MethodType.ROOT 时,调用 #rootMethodProceed(...) 方法,发起 TCC 整体流程。实现代码如下:

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    private Object rootMethodProceed(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
       Object returnValue;
       Transaction transaction = null;
       try {
           // 发起根事务
           transaction = transactionManager.begin();
           // 执行方法原逻辑
           try {
               returnValue = pjp.proceed();
           } catch (Throwable tryingException) {
               if (isDelayCancelException(tryingException)) { // 是否延迟回滚
               } else {
                   logger.warn(String.format("compensable transaction trying failed. transaction content:%s", JSON.toJSONString(transaction)), tryingException);
                   // 回滚事务
                   transactionManager.rollback();
               }
               throw tryingException;
           }
           // 提交事务
           transactionManager.commit();
       } finally {
           // 将事务从当前线程事务队列移除
           transactionManager.cleanAfterCompletion(transaction);
       }
       return returnValue;
    }
    • 调用 #transactionManager() 方法,发起根事务TCC Try 阶段开始

    • 调用 ProceedingJoinPoint#proceed() 方法,执行方法原逻辑( 即 Try 逻辑 )

    • 当原逻辑执行异常时,TCC Try 阶段失败,调用 TransactionManager#rollback(...) 方法,TCC Cancel 阶段,回滚事务。此处 #isDelayCancelException(...) 方法,判断异常是否为延迟取消回滚异常,部分异常不适合立即回滚事务,在《TCC-Transaction 源码分析 —— 事务恢复》详细解析。

    • 当原逻辑执行成功时,TCC Try 阶段成功,调用 TransactionManager#commit(...) 方法,TCC Confirm 阶段,提交事务。

    • 调用 TransactionManager#cleanAfterCompletion(...) 方法,将事务从当前线程事务队列移除,避免线程冲突。实现代码如下:

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      // TransactionManager.java
      public void cleanAfterCompletion(Transaction transaction) {
          if (isTransactionActive() && transaction != null) {
              Transaction currentTransaction = getCurrentTransaction();
              if (currentTransaction == transaction) {
                  CURRENT.get().pop();
              } else {
                  throw new SystemException("Illegal transaction when clean after completion");
              }
          }
      }
  • 当方法类型为 Propagation.PROVIDER 时,服务提供者参与 TCC 整体流程。实现代码如下:

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    private Object providerMethodProceed(ProceedingJoinPoint pjp, TransactionContext transactionContext) throws Throwable {
       Transaction transaction = null;
       try {
           switch (TransactionStatus.valueOf(transactionContext.getStatus())) {
               case TRYING:
                   // 传播发起分支事务
                   transaction = transactionManager.propagationNewBegin(transactionContext);
                   return pjp.proceed();
               case CONFIRMING:
                   try {
                       // 传播获取分支事务
                       transaction = transactionManager.propagationExistBegin(transactionContext);
                       // 提交事务
                       transactionManager.commit();
                   } catch (NoExistedTransactionException excepton) {
                       //the transaction has been commit,ignore it.
                   }
                   break;
               case CANCELLING:
                   try {
                       // 传播获取分支事务
                       transaction = transactionManager.propagationExistBegin(transactionContext);
                       // 回滚事务
                       transactionManager.rollback();
                   } catch (NoExistedTransactionException exception) {
                       //the transaction has been rollback,ignore it.
                   }
                   break;
           }
       } finally {
           // 将事务从当前线程事务队列移除
           transactionManager.cleanAfterCompletion(transaction);
       }
       // 返回空值
       Method method = ((MethodSignature) (pjp.getSignature())).getMethod();
       return ReflectionUtils.getNullValue(method.getReturnType());
    }
    • 为什么要传播发起分支事务?在根事务进行 Confirm / Cancel 时,调用根事务上的参与者们提交或回滚事务时,进行远程服务方法调用的参与者,可以通过自己的事务编号关联上传播的分支事务( 两者的事务编号相等 ),进行事务的提交或回滚。
    • 当事务处于 TransactionStatus.TRYING 时,调用 TransactionManager#propagationExistBegin(...) 方法,传播发起分支事务。发起分支事务完成后,调用 ProceedingJoinPoint#proceed() 方法,执行方法原逻辑( 即 Try 逻辑 )

    • 当事务处于 TransactionStatus.CONFIRMING 时,调用 TransactionManager#commit() 方法,提交事务。

    • 当事务处于 TransactionStatus.CANCELLING 时,调用 TransactionManager#rollback() 方法,提交事务。

    • 调用 TransactionManager#cleanAfterCompletion(...) 方法,将事务从当前线程事务队列移除,避免线程冲突。

    • 当事务处于 TransactionStatus.CONFIRMING / TransactionStatus.CANCELLING 时,调用 ReflectionUtils#getNullValue(...) 方法,返回空值。为什么返回空值?Confirm / Cancel 相关方法,是通过 AOP 切面调用,只调用,不处理返回值,但是又不能没有返回值,因此直接返回空。实现代码如下:

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      public static Object getNullValue(Class type) {
         // 处理基本类型
         if (boolean.class.equals(type)) {
             return false;
         } else if (byte.class.equals(type)) {
             return 0;
         } else if (short.class.equals(type)) {
             return 0;
         } else if (int.class.equals(type)) {
             return 0;
         } else if (long.class.equals(type)) {
             return 0;
         } else if (float.class.equals(type)) {
             return 0;
         } else if (double.class.equals(type)) {
             return 0;
         }
         // 处理对象
         return null;
      }
  • 当方法类型为 Propagation.NORMAL 时,执行方法原逻辑,不进行事务处理

6.3 资源协调者拦截器

先一起来看下资源协调者拦截器 对应的切面 org.mengyun.tcctransaction.interceptor.CompensableTransactionAspect,实现代码如下:

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@Aspect
public abstract class ResourceCoordinatorAspect {
 
    private ResourceCoordinatorInterceptor resourceCoordinatorInterceptor;
 
    @Pointcut("@annotation(org.mengyun.tcctransaction.api.Compensable)")
    public void transactionContextCall() {
    }
 
    @Around("transactionContextCall()")
    public Object interceptTransactionContextMethod(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        return resourceCoordinatorInterceptor.interceptTransactionContextMethod(pjp);
    }
 
    public void setResourceCoordinatorInterceptor(ResourceCoordinatorInterceptor resourceCoordinatorInterceptor) {
        this.resourceCoordinatorInterceptor = resourceCoordinatorInterceptor;
    }
 
    public abstract int getOrder();
}
  • 通过 org.aspectj.lang.annotation.@Pointcut + org.aspectj.lang.annotation.@Around 注解,配置对 @Compensable 注解的方法进行拦截,调用 ResourceCoordinatorInterceptor#interceptTransactionContextMethod(...) 方法进行处理。

ResourceCoordinatorInterceptor 实现代码如下

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public class ResourceCoordinatorInterceptor {
 
    private TransactionManager transactionManager;
 
    public Object interceptTransactionContextMethod(ProceedingJoinPoint pjp) throws Throwable {
        Transaction transaction = transactionManager.getCurrentTransaction();
        if (transaction != null) {
            switch (transaction.getStatus()) {
                case TRYING:
                    // 添加事务参与者
                    enlistParticipant(pjp);
                    break;
                case CONFIRMING:
                    break;
                case CANCELLING:
                    break;
            }
        }
        // 执行方法原逻辑
        return pjp.proceed(pjp.getArgs());
    }
}
  • 当事务处于 TransactionStatus.TRYING 时,调用 #enlistParticipant(...) 方法,添加事务参与者。
  • 调用 ProceedingJoinPoint#proceed(...) 方法,执行方法原逻辑。

ResourceCoordinatorInterceptor#enlistParticipant() 实现代码如下

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private void enlistParticipant(ProceedingJoinPoint pjp) throws IllegalAccessException, InstantiationException {
   // 获得 @Compensable 注解
   Method method = CompensableMethodUtils.getCompensableMethod(pjp);
   if (method == null) {
       throw new RuntimeException(String.format("join point not found method, point is : %s", pjp.getSignature().getName()));
   }
   Compensable compensable = method.getAnnotation(Compensable.class);
   // 获得 确认执行业务方法 和 取消执行业务方法
   String confirmMethodName = compensable.confirmMethod();
   String cancelMethodName = compensable.cancelMethod();
   // 获取 当前线程事务第一个(头部)元素
   Transaction transaction = transactionManager.getCurrentTransaction();
   // 创建 事务编号
   TransactionXid xid = new TransactionXid(transaction.getXid().getGlobalTransactionId());
   // TODO
   if (FactoryBuilder.factoryOf(compensable.transactionContextEditor()).getInstance().get(pjp.getTarget(), method, pjp.getArgs()) == null) {
       FactoryBuilder.factoryOf(compensable.transactionContextEditor()).getInstance().set(new TransactionContext(xid, TransactionStatus.TRYING.getId()), pjp.getTarget(), ((MethodSignature) pjp.getSignature()).getMethod(), pjp.getArgs());
   }
   // 获得类
   Class targetClass = ReflectionUtils.getDeclaringType(pjp.getTarget().getClass(), method.getName(), method.getParameterTypes());
   // 创建 确认执行方法调用上下文 和 取消执行方法调用上下文
   InvocationContext confirmInvocation = new InvocationContext(targetClass,
           confirmMethodName,
           method.getParameterTypes(), pjp.getArgs());
   InvocationContext cancelInvocation = new InvocationContext(targetClass,
           cancelMethodName,
           method.getParameterTypes(), pjp.getArgs());
   // 创建 事务参与者
   Participant participant =
           new Participant(
                   xid,
                   confirmInvocation,
                   cancelInvocation,
                   compensable.transactionContextEditor());
   // 添加 事务参与者 到 事务
   transactionManager.enlistParticipant(participant);
}
  • 调用 CompensableMethodUtils#getCompensableMethod(...) 方法,获得带 @Compensable 注解的方法。

  • 调用 #getCurrentTransaction() 方法, 获取事务。

  • 调用 TransactionXid 构造方法,创建分支事务编号。实现代码如下:

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    /**
     * 全局事务编号
     */
    private byte[] globalTransactionId;
    /**
     * 分支事务编号
     */
    private byte[] branchQualifier;
     
    public TransactionXid(byte[] globalTransactionId) {
       this.globalTransactionId = globalTransactionId;
       branchQualifier = uuidToByteArray(UUID.randomUUID()); // 生成 分支事务编号
    }
    • 分支事务编号( branchQualifier ) 需要生成。
  • TODO TransactionContext 和 Participant 的关系。

  • 调用 ReflectionUtils#getDeclaringType(...) 方法,获得声明 @Compensable 方法的实际类。实现代码如下:

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    public static Class getDeclaringType(Class aClass, String methodName, Class<?>[] parameterTypes) {
       Method method;
       Class findClass = aClass;
       do {
           Class[] clazzes = findClass.getInterfaces();
           for (Class clazz : clazzes) {
               try {
                   method = clazz.getDeclaredMethod(methodName, parameterTypes);
               } catch (NoSuchMethodException e) {
                   method = null;
               }
               if (method != null) {
                   return clazz;
               }
           }
           findClass = findClass.getSuperclass();
       } while (!findClass.equals(Object.class));
       return aClass;
    }
  • 调用 InvocationContext 构造方法,分别创建确认执行方法调用上下文和取消执行方法调用上下文。实现代码如下:

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    /**
    * 类
    */
    private Class targetClass;
    /**
    * 方法名
    */
    private String methodName;
    /**
    * 参数类型数组
    */
    private Class[] parameterTypes;
    /**
    * 参数数组
    */
    private Object[] args;
     
    public InvocationContext(Class targetClass, String methodName, Class[] parameterTypes, Object... args) {
      this.methodName = methodName;
      this.parameterTypes = parameterTypes;
      this.targetClass = targetClass;
      this.args = args;
    }
  • 调用 Participant 构造方法,创建事务参与者。实现代码如下:

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public class Participant implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 4127729421281425247L;
 
/**
* 事务编号
*/
private TransactionXid xid;
/**
* 确认执行业务方法调用上下文
*/
private InvocationContext confirmInvocationContext;
/**
* 取消执行业务方法
*/
private InvocationContext cancelInvocationContext;
/**
* 执行器
*/
private Terminator terminator = new Terminator();
/**
* 事务上下文编辑
*/
Class&lt;? extends TransactionContextEditor&gt; transactionContextEditorClass;
 
public Participant() {
}
 
public Participant(TransactionXid xid, InvocationContext confirmInvocationContext, InvocationContext cancelInvocationContext, Class&lt;? extends TransactionContextEditor&gt; transactionContextEditorClass) {
   this.xid = xid;
   this.confirmInvocationContext = confirmInvocationContext;
   this.cancelInvocationContext = cancelInvocationContext;
   this.transactionContextEditorClass = transactionContextEditorClass;
}
}
  • 调用 TransactionManager#enlistParticipant(...) 方法,添加事务参与者到事务。

666. 彩蛋

受限于本人的能力,蛮多处表达不够清晰或者易懂,非常抱歉。如果你对任何地方有任何疑问,欢迎添加本人微信号( wangwenbin-server ),期待与你的交流。不限于 TCC,也可以是分布式事务,也可以是微服务,以及等等。

分布式事务 TCC-Transaction 源码分析 —— TCC 实现

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再送一本葵花宝典:《TCC型分布式事务原理和实现》系列。

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