Spring声明式事务业务bug

Spring 针对 Java Transaction API (JTA)、JDBC、Hibernate 和 Java Persistence API (JPA) 等事务 API，实现了一致的编程模型，而 Spring 的声明式事务功能更是提供了极其方便的事务配置方式，配合 Spring Boot 的自动配置，大多数 Spring Boot 项目只需要在方法上标记 @Transactional 注解，即可一键开启方法的事务性配置。

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。

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) {
        this.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 {
            this.createUserPrivate(new UserEntity(name));
        } catch (Exception ex) {
            log.error("create user failed because {}", ex.getMessage());
        }
        return userRepository.findByName(name).size();
    }

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

    //根据用户名查询用户数
    public int getUserCount(String name) {
        return userRepository.findByName(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 userService.createUserWrong1(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 {
        this.createUserPublic(new UserEntity(name));
    } catch (Exception ex) {
        log.error("create user failed because {}", ex.getMessage());
    }
  return userRepository.findByName(name).size();
}

//标记了@Transactional的public方法
@Transactional
public void createUserPublic(UserEntity entity) {
    userRepository.save(entity);
    if (entity.getName().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 {
        userService.createUserPublic(new UserEntity(name));
    } catch (Exception ex) {
        log.error("create user failed because {}", ex.getMessage());
    }
    return userService.getUserCount(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。

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 = invocation.proceedWithInvocation();
}
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.springframework.transaction.support.TransactionTemplate#execute
 */
@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 {
            userRepository.save(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 {
        userRepository.save(new UserEntity(name));
        otherTask();
    }

    //因为文件不存在，一定会抛出一个IOException
    private void otherTask() throws IOException {
        Files.readAllLines(Paths.get("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 {
        userRepository.save(new UserEntity(name));
        throw new RuntimeException("error");
    } catch (Exception ex) {
        log.error("create user failed", ex);
        TransactionAspectSupport.currentTransactionStatus().setRollbackOnly();
    }
}

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 = Exception.class)
public void createUserRight2(String name) throws IOException {
? ? userRepository.save(new UserEntity(name));
? ? otherTask();
}

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);
    subUserService.createSubUserWithExceptionWrong(entity);
}

private void createMainUser(UserEntity entity) {
    userRepository.save(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");
        userRepository.save(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 {
        userService.createUserWrong(new UserEntity(name));
    } catch (Exception ex) {
        log.error("createUserWrong failed, reason:{}", ex.getMessage());
    }
    return userService.getUserCount(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.jpa.JpaTransactionManager       :555 ] - Rolling back JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(103972212<open>)]
[22:50:42.869] [http-nio-45678-exec-8] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :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 subUserService.createSubUserWithExceptionWrong 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{
        subUserService.createSubUserWithExceptionWrong(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：

1 [22:57:21.722] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :370 ] - Creating new transaction with name [org.geekbang.time.commonmistakes.transaction.demo3.UserService.createUserWrong2]: PROPAGATION_REQUIRED,ISOLATION_DEFAULT
2 [22:57:21.739] [http-nio-45678-exec-3] [INFO ] [t.c.transaction.demo3.SubUserService:19  ] - createSubUserWithExceptionWrong start
3 [22:57:21.739] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :356 ] - Found thread-bound EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)] for JPA transaction
4 [22:57:21.739] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :471 ] - Participating in existing transaction
5 [22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :843 ] - Participating transaction failed - marking existing transaction as rollback-only
6 [22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :580 ] - Setting JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)] rollback-only
7 [22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [ERROR] [.g.t.c.transaction.demo3.UserService:37  ] - create sub user error:invalid status
8 [22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :741 ] - Initiating transaction commit
9 [22:57:21.740] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :529 ] - Committing JPA transaction on EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)]
10 [22:57:21.743] [http-nio-45678-exec-3] [DEBUG] [o.s.orm.jpa.JpaTransactionManager       :620 ] - Closing JPA EntityManager [SessionImpl(1794007607<open>)] after transaction
11 [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
12 org.springframework.transaction.UnexpectedRollbackException: 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 = Propagation.REQUIRES_NEW 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 = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void createSubUserWithExceptionRight(UserEntity entity) {
    log.info("createSubUserWithExceptionRight start");
    userRepository.save(entity);
    throw new RuntimeException("invalid status");
}

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。