Spring 声明式事务与传播行为详解：基于高并发业务示例

Spring 声明式事务与传播行为详解

1. 简介

在分布式和高并发系统中，事务管理对于保证数据一致性和系统稳定性至关重要。Spring 提供了声明式事务管理（基于 @Transactional 注解），开发者无需手动管理事务的开启、提交与回滚。通过设置不同的事务传播行为，可以灵活应对业务场景下的方法嵌套、事务独立与局部回滚等需求。

本篇文档将详细介绍：

• 事务的基本概念及何时存在事务；
• Spring 中常见的事务传播行为（REQUIRED、REQUIRES_NEW、SUPPORTS、NOT_SUPPORTED、MANDATORY、NEVER、NESTED）的作用及应用场景；
• 一个完整的高并发业务示例，通过代码展示如何在实际项目中使用这些传播行为。

2. 事务基础概念

2.1 什么是事务？

事务是一系列对数据库操作的逻辑单元，这些操作要么全部执行成功，要么全部回滚，保证数据的原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）。在高并发场景下，事务能防止多个并发操作对同一数据造成冲突或不一致，确保业务数据正确。

2.2 事务何时存在？

在 Spring 中，当你调用标注了 @Transactional 注解的方法时：

• 如果当前线程中不存在事务，Spring 会在方法执行前启动一个新事务；
• 如果当前线程已经存在事务，根据设置的传播行为，内层方法可能会加入当前事务或启动新的事务。

因此，事务的存在与否由事务边界决定，也依赖于业务逻辑中方法的调用顺序及其传播设置。

3. Spring 声明式事务传播行为

Spring 中常见的事务传播行为有七种，下面详细说明每种行为的特点及其应用场景：

3.1 Propagation.REQUIRED（默认传播行为）

• 作用说明：
  如果当前存在事务，则加入该事务；否则，新建一个事务。
• 应用场景：
  核心业务流程，如下订单操作，其中扣减库存、生成订单记录等必须在同一事务中执行，以确保数据一致性。

3.2 Propagation.REQUIRES_NEW

• 作用说明：
  总是启动一个新的事务。如果当前存在事务，则会挂起当前事务，新事务执行完毕后再恢复之前的事务。
• 应用场景：
  用于记录审计日志、发送通知或更新统计数据等辅助操作，这些操作需要独立提交，避免因主事务回滚而影响。

3.3 Propagation.SUPPORTS

• 作用说明：
  如果当前存在事务，则加入事务；如果没有事务，则以非事务方式执行。
• 应用场景：
  适用于只读查询操作，既可以在事务中运行，也可以在非事务中执行，从而减少不必要的事务开销。

3.4 Propagation.NOT_SUPPORTED

• 作用说明：
  总是以非事务方式执行操作；如果当前存在事务，则会挂起事务。
• 应用场景：
  调用外部系统或接口的场景，比如发送短信、邮件等通知操作，不希望事务管理对性能造成影响。

3.5 Propagation.MANDATORY

• 作用说明：
  当前方法必须在已经存在的事务中执行，否则抛出异常。
• 应用场景：
  核心数据操作，如财务记录更新等，要求调用方法必须在事务中进行，以确保数据的一致性。

3.6 Propagation.NEVER

• 作用说明：
  方法不允许在事务中执行；若调用者存在事务，则抛出异常。
• 应用场景：
  数据采集或统计操作，不希望事务管理导致额外的锁竞争和性能问题。

3.7 Propagation.NESTED

• 作用说明：
  如果当前存在事务，则启动一个嵌套事务（利用数据库的保存点机制）；如果不存在事务，则行为类似于 REQUIRED。
• 应用场景：
  在复杂业务流程中，某个子步骤出现异常时只回滚该子步骤，而不影响整个事务的提交，如在订单优惠促销中对局部操作进行保护。

4. 高并发场景下的项目示例

下面的示例项目以订单处理为主线，模拟了高并发环境下的业务操作。项目中：

• OrderService 使用 REQUIRED 传播行为创建订单；
• AuditService 使用 REQUIRES_NEW 记录审计日志；
• 同时引入了其他业务场景，如订单查询（SUPPORTS）、外部通知（NOT_SUPPORTED）、财务处理（MANDATORY）、数据分析（NEVER）及订单促销（NESTED）。

4.1 项目结构概览

com.example.demo
 ├── HighConcurrencyDemoApplication.java
 ├── entity
 │     ├── Order.java
 │     ├── AuditLog.java
 │     ├── FinancialRecord.java
 ├── repository
 │     ├── OrderRepository.java
 │     ├── AuditLogRepository.java
 │     └── FinancialRecordRepository.java
 ├── service
 │     ├── OrderService.java          // REQUIRED 示例（订单创建）
 │     ├── AuditService.java          // REQUIRES_NEW 示例（审计日志）
 │     ├── OrderQueryService.java     // SUPPORTS 示例（订单查询）
 │     ├── ExternalNotificationService.java // NOT_SUPPORTED 示例（外部通知）
 │     ├── FinancialService.java      // MANDATORY 示例（财务处理）
 │     ├── AnalyticsService.java      // NEVER 示例（数据分析）
 │     ├── PromotionService.java      // NESTED 示例（优惠促销）
 │     └── OrderPromotionService.java // 外层业务调用 PromotionService
 └── controller
       ├── OrderController.java       // 高并发订单创建示例
       └── PropagationTestController.java  // 各传播行为测试接口

5. 代码详细展示

下面给出各模块的代码示例。

5.1 应用入口

HighConcurrencyDemoApplication.java

package com.example.demo;

import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;

@SpringBootApplication
public class HighConcurrencyDemoApplication {
   
    public static void main(String[] args) {
   
        SpringApplication.run(HighConcurrencyDemoApplication.class, args);
    }
}

5.2 实体定义

Order.java

package com.example.demo.entity;

import javax.persistence.*;

@Entity
@Table(name = "orders")
public class Order {
   
    
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    
    private String product;
    
    private int quantity;

    // getters and setters
    public Long getId() {
    return id; }
    public void setId(Long id) {
    this.id = id; }
    public String getProduct() {
    return product; }
    public void setProduct(String product) {
    this.product = product; }
    public int getQuantity() {
    return quantity; }
    public void setQuantity(int quantity) {
    this.quantity = quantity; }
}

AuditLog.java

package com.example.demo.entity;

import javax.persistence.*;

@Entity
@Table(name = "audit_logs")
public class AuditLog {
   
    
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;
    
    private Long orderId;
    
    private String message;

    // getters and setters
    public Long getId() {
    return id; }
    public void setId(Long id) {
    this.id = id; }
    public Long getOrderId() {
    return orderId; }
    public void setOrderId(Long orderId) {
    this.orderId = orderId; }
    public String getMessage() {
    return message; }
    public void setMessage(String message) {
    this.message = message; }
}

FinancialRecord.java
（用于 MANDATORY 示例）

package com.example.demo.entity;

import javax.persistence.*;

@Entity
@Table(name = "financial_records")
public class FinancialRecord {
   
    @Id
    @GeneratedValue(strategy = GenerationType.IDENTITY)
    private Long id;

    private String description;
    private double amount;

    // getters and setters
    public Long getId() {
    return id; }
    public void setId(Long id) {
    this.id = id; }
    public String getDescription() {
    return description; }
    public void setDescription(String description) {
    this.description = description; }
    public double getAmount() {
    return amount; }
    public void setAmount(double amount) {
    this.amount = amount; }
}

5.3 Repository 接口

OrderRepository.java

package com.example.demo.repository;

import com.example.demo.entity.Order;
import org.springframework.data.jpa.repository.JpaRepository;

public interface OrderRepository extends JpaRepository