如何处理偶发的Bug看这里!20%的业务代码的Spring声明式事务，可能都没处理正确

今天，我来说说商业代码中与数据库事务相关的坑。

Spring为事务API(如Java事务处理API(JTA)、JDBC、Hibernate和Java持久性API(JPA))实施了一致的编程模型，Spring的声明性事务功能包括

据我观察，大多数业务开发同学都有事务的概念，也知道如果整体考虑多个数据库操作要么成功要么失败时，需要通过数据库事务来实现多个操作的一致性和原子性。但，在使用上大多仅限于为方法标记@Transactional，不会去关注事务是否有效、出错后事务是否正确回滚，也不会考虑复杂的业务代码中涉及多个子业务逻辑时，怎么正确处理事务。

事务没有被正确处理，一般来说不会过于影响正常流程，也不容易在测试阶段被发现。但当系统越来越复杂、压力越来越大之后，就会带来大量的数据不一致问题，随后就是大量的人工介入查看和修复数据。

所以说，一个成熟的业务系统和一个基本可用能完成功能的业务系统，在事务处理细节上的差异非常大。要确保事务的配置符合业务功能的需求，往往不仅仅是技术问题，还涉及产品流程和架构设计的问题。今天这一讲的标题“20%的业务代码的Spring声明式事务，可能都没处理正确”中，20%这个数字在我看来还是比较保守的。

我今天要分享的内容，就是帮助你在技术问题上理清思路，避免因为事务处理不当让业务逻辑的实现产生大量偶发Bug。

小心Spring的事务可能没有生效

在使用@Transactional注解开启声明式事务时，第一个最容易忽略的问题是，很可能事务并没有生效。

实现下面的Demo需要一些基础类，首先定义一个具有ID和姓名属性的UserEntity，也就是一个包含两个字段的用户表：

@Entity
@Data
public class UserEntity {
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = AUTO)
    Private Long id;
    private String name;
public UserEntity() { }

public UserEntity(String name) {
     = name;
}

}

为了方便理解，我使用Spring JPA做数据库访问，实现这样一个Repository，新增一个根据用户名查询所有数据的方法：

@Repository
public interface UserRepository extends JPARepository<UserEntity, Long> {
List<UserEntity> findByName(String name);
}

定义一个UserService类，负责业务逻辑处理。如果不清楚@Transactional的实现方式，只考虑代码逻辑的话，这段代码看起来没有问题。

定义一个入口方法createUserWrong1来调用另一个私有方法createUserPrivate，私有方法上标记了@Transactional注解。当传入的用户名包含test关键字时判断为用户名不合法，抛出异常，让用户创建操作失败，期望事务可以回滚：

@Service
@Slf4j
public class UserService {
@Autowired
private UserRepository userRepository;
//一个公共方法供Controller调用，内部调用事务性的私有方法
public int createUserWrong1(String name) {
    try {
        (new UserEntity(name));
    } catch (Exception ex) {
        log.error("create user failed because {}", ex.getMessage());
    }
    return u(name).size();
}

//标记了@Transactional的private方法
@transactional
private void createUserPrivate(UserEntity entity) {
    u(entity);
    if ().contains("test"))
        throw new RuntimeException("invalid username!");
}

//根据用户名查询用户数
public int getUserCount(String name) {
    return u(name).size();
}

}

下面是Controller的实现，只是调用一下刚才定义的UserService中的入口方法createUserWrong1。

@Autowired
private UserService userService;

@GetMapping("wrong1")
public int wrong1(@RequestParam("name") String name) {
return u(name);
}

调用接口后发现，即便用户名不合法，用户也能创建成功。刷新浏览器，多次发现有十几个的非法用户注册。

这里给出@Transactional生效原则1，除非特殊配置（比如使用AspectJ静态织入实现AOP），否则只有定义在public方法上的@Transactional才能生效。原因是，Spring默认通过动态代理的方式实现AOP，对目标方法进行增强，private方法无法代理到，Spring自然也无法动态增强事务处理逻辑。

你可能会说，修复方式很简单，把标记了事务注解的createUserPrivate方法改为public即可。在UserService中再建一个入口方法createUserWrong2，来调用这个public方法再次尝试：

public int createUserWrong2(String name) {
try {
(new UserEntity(name));
} catch (Exception ex) {
log.error("create user failed because {}", ex.getMessage());
}
	return u(name).size();
}

//标记了@Transactional的public方法
@Transactional
public void createUserPublic(UserEntity entity) {
u(entity);
if ().contains("test"))
throw new RuntimeException("invalid username!");
}

测试发现，调用新的createUserWrong2方法事务同样不生效。这里，我给出@Transactional生效原则2，必须通过代理过的类从外部调用目标方法才能生效。

Spring通过AOP技术对方法进行增强，要调用增强过的方法必然是调用代理后的对象。我们尝试修改下UserService的代码，注入一个self，然后再通过self实例调用标记有@Transactional注解的createUserPublic方法。设置断点可以看到，self是由Spring通过CGLIB方式增强过的类：

CGLIB通过继承方式实现代理类，private方法在子类不可见，自然也就无法进行事务增强；
this指针代表对象自己，Spring不可能注入this，所以通过this访问方法必然不是代理。

把this改为self后测试发现，在Controller中调用createUserRight方法可以验证事务是生效的，非法的用户注册操作可以回滚。

虽然在UserService内部注入自己调用自己的createUserPublic可以正确实现事务，但更合理的实现方式是，让Controller直接调用之前定义的UserService的createUserPublic方法，因为注入自己调用自己很奇怪，也不符合分层实现的规范：

@GetMapping("right2")
public int right2(@RequestParam("name") String name) {
    try {
        u(new UserEntity(name));
    } catch (Exception ex) {
        log.error("create user failed because {}", ex.getMessage());
    }
    return u(name);
}

我们再通过一张图来回顾下this自调用、通过self调用，以及在Controller中调用UserService三种实现的区别：

通过this自调用，没有机会走到Spring的代理类；后两种改进方案调用的是Spring注入的UserService，通过代理调用才有机会对createUserPublic方法进行动态增强。

这里，我还有一个小技巧，强烈建议你在开发时打开相关的Debug日志，以方便了解Spring事务实现的细节，并及时判断事务的执行情况。

我们的Demo代码使用JPA进行数据库访问，可以这么开启Debug日志：

logging.level.org.

开启日志后，我们再比较下在UserService中通过this调用和在Controller中通过注入的UserService Bean调用createUserPublic区别。很明显，this调用因为没有走代理，事务没有在createUserPublic方法上生效，只在Repository的save方法层面生效：

//在UserService中通过this调用public的createUserPublic
[10:10:19.913] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :370 ] - Creating new transaction with name [org.]: PROPAGATION_REQUIRED,ISOLATION_DEFAULT
//在Controller中通过注入的UserService Bean调用createUserPublic
[10:10:47.750] [http-nio-45678-exec-6] [DEBUG] [o.s.orm.j       :370 ] - Creating new transaction with name [org.geekbang.time.commonmistakes.transaction.demo1.U]: PROPAGATION_REQUIRED,ISOLATION_DEFAULT

你可能还会考虑一个问题，这种实现在Controller里处理了异常显得有点繁琐，还不如直接把createUserWrong2方法加上@Transactional注解，然后在Controller中直接调用这个方法。这样一来，既能从外部（Controller中）调用UserService中的方法，方法又是public的能够被动态代理AOP增强。

你可以试一下这种方法，但很容易就会踩第二个坑，即因为没有正确处理异常，导致事务即便生效也不一定能回滚。

事务即便生效也不一定能回滚

通过AOP实现事务处理可以理解为，使用try…catch…来包裹标记了@Transactional注解的方法，当方法出现了异常并且满足一定条件的时候，在catch里面我们可以设置事务回滚，没有异常则直接提交事务。

这里的“一定条件”，主要包括两点。

第一，只有异常传播出了标记了@Transactional注解的方法，事务才能回滚。在Spring的TransactionAspectSupport里有个 invokeWithinTransaction方法，里面就是处理事务的逻辑。可以看到，只有捕获到异常才能进行后续事务处理：

try {
   // This is an around advice: Invoke the next interceptor in the chain.
   // This will normally result in a target object being invoked.
   retVal = invoca();
}
catch (Throwable ex) {
   // target invocation exception
   completeTransactionAfterThrowing(txInfo, ex);
   throw ex;
}
finally {
   cleanupTransactionInfo(txInfo);
}

第二，默认情况下，出现RuntimeException（非受检异常）或Error的时候，Spring才会回滚事务。

打开Spring的DefaultTransactionAttribute类能看到如下代码块，可以发现相关证据，通过注释也能看到Spring这么做的原因，大概的意思是受检异常一般是业务异常，或者说是类似另一种方法的返回值，出现这样的异常可能业务还能完成，所以不会主动回滚；而Error或RuntimeException代表了非预期的结果，应该回滚：

/**
 * The default behavior is as with EJB: rollback on unchecked exception
 * ({@link RuntimeException}), assuming an unexpected outcome outside of any
 * business rules. Additionally, we also attempt to rollback on {@link Error} which
 * is clearly an unexpected outcome as well. By contrast, a checked exception is
 * considered a business exception and therefore a regular expected outcome of the
 * transactional business method, i.e. a kind of alternative return value which
 * still allows for regular completion of resource operations.
 * <p>This is largely consistent with TransactionTemplate's default behavior,
 * except that TransactionTemplate also rolls back on undeclared checked exceptions
 * (a corner case). For declarative transactions, we expect checked exceptions to be
 * intentionally declared as business exceptions, leading to a commit by default.
 * @see org.
 */
@Override
public boolean rollbackOn(Throwable ex) {
   return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);
}

接下来，我和你分享2个反例。

重新实现一下UserService中的注册用户操作：

在createUserWrong1方法中会抛出一个RuntimeException，但由于方法内catch了所有异常，异常无法从方法传播出去，事务自然无法回滚。
在createUserWrong2方法中，注册用户的同时会有一次otherTask文件读取操作，如果文件读取失败，我们希望用户注册的数据库操作回滚。虽然这里没有捕获异常，但因为otherTask方法抛出的是受检异常，createUserWrong2传播出去的也是受检异常，事务同样不会回滚。

@Service
@Slf4j
public class UserService {
    @Autowired
    private UserRepository userRepository;
//异常无法传播出方法，导致事务无法回滚
@Transactional
public void createUserWrong1(String name) {
    try {
        u(new UserEntity(name));
        throw new RuntimeException("error");
    } catch (Exception ex) {
        log.error("create user failed", ex);
    }
}

//即使出了受检异常也无法让事务回滚
@Transactional
public void createUserWrong2(String name) throws IOException {
    u(new UserEntity(name));
    otherTask();
}

//因为文件不存在，一定会抛出一个IOException
private void otherTask() throws IOException {
    ("file-that-not-exist"));
}

}

Controller中的实现，仅仅是调用UserService的createUserWrong1和createUserWrong2方法，这里就贴出实现了。这2个方法的实现和调用，虽然完全避开了事务不生效的坑，但因为异常处理不当，导致程序没有如我们期望的文件操作出现异常时回滚事务。

现在，我们来看下修复方式，以及如何通过日志来验证是否修复成功。针对这2种情况，对应的修复方法如下。

第一，如果你希望自己捕获异常进行处理的话，也没关系，可以手动设置让当前事务处于回滚状态：

@Transactional
public void createUserRight1(String name) {
try {
u(new UserEntity(name));
throw new RuntimeException("error");
} catch (Exception ex) {
log.error("create user failed", ex);
Tran().setRollbackOnly();
}
}

运行后可以在日志中看到Rolling back字样，确认事务回滚了。同时，我们还注意到“Transactional code has requested rollback”的提示，表明手动请求回滚：

[22:14:49.352] [http-nio-45678-exec-4] [DEBUG] [o.s.orm.j       :698 ] - Transactional code has requested rollback
[22:14:49.353] [http-nio-45678-exec-4] [DEBUG] [o.s.orm.j       :834 ] - Initiating transaction rollback
[22:14:49.353] [http-nio-45678-exec-4] [DEBUG] [o.s.orm.j       :555 ] - Rolling back JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1906719643<open>)]

第二，在注解中声明，期望遇到所有的Exception都回滚事务（来突破默认不回滚受检异常的限制）：

@Transactional(rollbackFor = Exce)
public void createUserRight2(String name) throws IOException {
u(new UserEntity(name));
otherTask();
}

运行后，同样可以在日志中看到回滚的提示：

[22:10:47.980] [http-nio-45678-exec-4] [DEBUG] [o.s.orm.j       :834 ] - Initiating transaction rollback
[22:10:47.981] [http-nio-45678-exec-4] [DEBUG] [o.s.orm.j       :555 ] - Rolling back JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1419329213<open>)]

在这个例子中，我们展现的是一个复杂的业务逻辑，其中有数据库操作、IO操作，在IO操作出现问题时希望让数据库事务也回滚，以确保逻辑的一致性。在有些业务逻辑中，可能会包含多次数据库操作，我们不一定希望将两次操作作为一个事务来处理，这时候就需要仔细考虑事务传播的配置了，否则也可能踩坑。

请确认事务传播配置是否符合自己的业务逻辑

有这么一个场景：一个用户注册的操作，会插入一个主用户到用户表，还会注册一个关联的子用户。我们希望将子用户注册的数据库操作作为一个独立事务来处理，即使失败也不会影响主流程，即不影响主用户的注册。

接下来，我们模拟一个实现类似业务逻辑的UserService：

@Autowired
private UserRepository userRepository;
@Autowired
private SubUserService subUserService;
@Transactional
public void createUserWrong(UserEntity entity) {
createMainUser(entity);
(entity);
}

private void createMainUser(UserEntity entity) {
u(entity);
log.info("createMainUser finish");
}

SubUserService的createSubUserWithExceptionWrong实现正如其名，因为最后我们抛出了一个运行时异常，错误原因是用户状态无效，所以子用户的注册肯定是失败的。我们期望子用户的注册作为一个事务单独回滚，不影响主用户的注册，这样的逻辑可以实现吗？

@Service
@Slf4j
public class SubUserService {
@Autowired
private UserRepository userRepository;

@Transactional
public void createSubUserWithExceptionWrong(UserEntity entity) {
    log.info("createSubUserWithExceptionWrong start");
    u(entity);
    throw new RuntimeException("invalid status");
}

}

我们在Controller里实现一段测试代码，调用UserService：

@GetMapping("wrong")
public int wrong(@RequestParam("name") String name) {
try {
u(new UserEntity(name));
} catch (Exception ex) {
log.error("createUserWrong failed, reason:{}", ex.getMessage());
}
return u(name);
}

调用后可以在日志中发现如下信息，很明显事务回滚了，最后Controller打出了创建子用户抛出的运行时异常：

[22:50:42.866] [http-nio-45678-exec-8] [DEBUG] [o.s.orm.j       :555 ] - Rolling back JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(103972212<open>)]
[22:50:42.869] [http-nio-45678-exec-8] [DEBUG] [o.s.orm.j       :620 ] - Closing JPA EntityManager [SessionImpl(103972212<open>)] after transaction
[22:50:42.869] [http-nio-45678-exec-8] [ERROR] [t.d.TransactionPropagationController:23  ] - createUserWrong failed, reason:invalid status

你马上就会意识到，不对呀，因为运行时异常逃出了@Transactional注解标记的createUserWrong方法，Spring当然会回滚事务了。如果我们希望主方法不回滚，应该把子方法抛出的异常捕获了。

也就是这么改，把包裹上catch，这样外层主方法就不会出现异常了：

@Transactional
public void createUserWrong2(UserEntity entity) {
createMainUser(entity);
try{
(entity);
} catch (Exception ex) {
// 虽然捕获了异常，但是因为没有开启新事务，而当前事务因为异常已经被标记为rollback了，所以最终还是会回滚。
log.error("create sub user error:{}", ex.getMessage());
}
}

运行程序后可以看到如下日志：

[22:57:21.722] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :370 ] - Creating new transaction with name [org.geekbang.time.commonmistakes.transaction.demo3.U2]: PROPAGATION_REQUIRED,ISOLATION_DEFAULT
[22:57:21.739] [http-nio-45678-exec-3] [INFO ] [t.c.  ] - createSubUserWithExceptionWrong start
[22:57:21.739] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :356 ] - Found thread-bound EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)] for JPA transaction
[22:57:21.739] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :471 ] - Participating in existing transaction
[22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :843 ] - Participating transaction failed - marking existing transaction as rollback-only
[22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :580 ] - Setting JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)] rollback-only
[22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [ERROR] [.g.t.c.  ] - create sub user error:invalid status
[22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :741 ] - Initiating transaction commit
[22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :529 ] - Committing JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)]
[22:57:21.743] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.j       :620 ] - Closing JPA EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)] after transaction
[22:57:21.743] [http-nio-45678-exec-3] [ERROR] [t.d.TransactionPropagationController:33  ] - createUserWrong2 failed, reason:Transaction silently rolled back because it has been marked as rollback-only
org.: Transaction silently rolled back because it has been marked as rollback-only
...

需要注意以下几点：

如第1行所示，对createUserWrong2方法开启了异常处理；
如第5行所示，子方法因为出现了运行时异常，标记当前事务为回滚；
如第7行所示，主方法的确捕获了异常打印出了create sub user error字样；
如第9行所示，主方法提交了事务；
奇怪的是，如第11行和12行所示，Controller里出现了一个UnexpectedRollbackException，异常描述提示最终这个事务回滚了，而且是静默回滚的。之所以说是静默，是因为createUserWrong2方法本身并没有出异常，只不过提交后发现子方法已经把当前事务设置为了回滚，无法完成提交。

这挺反直觉的。我们之前说，出了异常事务不一定回滚，这里说的却是不出异常，事务也不一定可以提交。原因是，主方法注册主用户的逻辑和子方法注册子用户的逻辑是同一个事务，子逻辑标记了事务需要回滚，主逻辑自然也不能提交了。

看到这里，修复方式就很明确了，想办法让子逻辑在独立事务中运行，也就是改一下SubUserService注册子用户的方法，为注解加上propagation = Pro来设置REQUIRES_NEW方式的事务传播策略，也就是执行到这个方法时需要开启新的事务，并挂起当前事务：

@Transactional(propagation = Pro)
public void createSubUserWithExceptionRight(UserEntity entity) {
    log.info("createSubUserWithExceptionRight start");
    u(entity);
    throw new RuntimeException("invalid status");
}

主方法没什么变化，同样需要捕获异常，防止异常漏出去导致主事务回滚，重新命名为createUserRight：

@Transactional
public void createUserRight(UserEntity entity) {
    createMainUser(entity);
    try{
        (entity);
    } catch (Exception ex) {
        // 捕获异常，防止主方法回滚
        log.error("create sub user error:{}", ex.getMessage());
    }
}

改造后，重新运行程序可以看到如下的关键日志：

第1行日志提示我们针对createUserRight方法开启了主方法的事务；
第2行日志提示创建主用户完成；
第3行日志可以看到主事务挂起了，开启了一个新的事务，针对createSubUserWithExceptionRight方案，也就是我们的创建子用户的逻辑；
第4行日志提示子方法事务回滚；
第5行日志提示子方法事务完成，继续主方法之前挂起的事务；
第6行日志提示主方法捕获到了子方法的异常；
第8行日志提示主方法的事务提交了，随后我们在Controller里没看到静默回滚的异常。

[23:17:20.935] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :370 ] - Creating new transaction with name [org.geekbang.]: PROPAGATION_REQUIRED,ISOLATION_DEFAULT
[23:17:21.079] [http-nio-45678-exec-1] [INFO ] [.g.t.c.  ] - createMainUser finish
[23:17:21.082] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :420 ] - Suspending current transaction, creating new transaction with name [org.geekbang.]
[23:17:21.153] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :834 ] - Initiating transaction rollback
[23:17:21.160] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :1009] - Resuming suspended transaction after completion of inner transaction
[23:17:21.161] [http-nio-45678-exec-1] [ERROR] [.g.t.c.  ] - create sub user error:invalid status
[23:17:21.161] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :741 ] - Initiating transaction commit
[23:17:21.161] [http-nio-45678-exec-1] [DEBUG] [o.s.orm.j       :529 ] - Committing JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(396441411<open>)]

运行测试程序看到如下结果，getUserCount得到的用户数量为1，代表只有一个用户也就是主用户注册完成了，符合预期：

重点回顾

今天，我针对业务代码中最常见的使用数据库事务的方式，即Spring声明式事务，与你总结了使用上可能遇到的三类坑，包括：

第一，因为配置不正确，导致方法上的事务没生效。我们务必确认调用@Transactional注解标记的方法是public的，并且是通过Spring注入的Bean进行调用的。

第二，因为异常处理不正确，导致事务虽然生效但出现异常时没回滚。Spring默认只会对标记@Transactional注解的方法出现了RuntimeException和Error的时候回滚，如果我们的方法捕获了异常，那么需要通过手动编码处理事务回滚。如果希望Spring针对其他异常也可以回滚，那么可以相应配置@Transactional注解的rollbackFor和noRollbackFor属性来覆盖其默认设置。

第三，如果方法涉及多次数据库操作，并希望将它们作为独立的事务进行提交或回滚，那么我们需要考虑进一步细化配置事务传播方式，也就是@Transactional注解的Propagation属性。

可见，正确配置事务可以提高业务项目的健壮性。但，又因为健壮性问题往往体现在异常情况或一些细节处理上，很难在主流程的运行和测试中发现，导致业务代码的事务处理逻辑往往容易被忽略，因此我在代码审查环节一直很关注事务是否正确处理。

如果你无法确认事务是否真正生效，是否按照预期的逻辑进行，可以尝试打开Spring的部分Debug日志，通过事务的运作细节来验证。也建议你在单元测试时尽量覆盖多的异常场景，这样在重构时，也能及时发现因为方法的调用方式、异常处理逻辑的调整，导致的事务失效问题。

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