使用Atomikos实现JTA分布式事务

本文全面的介绍了JTA分布式事务模型和接口规范,以及开源的分布式事务解决方案Atomikos。笔者认同"talk is cheap,show me the code",因此在文章最后,给出一个完整的Atomikos与spring、mybatis整合的完整案例。

1 JTA规范

Java事务API(JTA:Java Transaction API)和它的同胞Java事务服务(JTS:Java Transaction Service),为J2EE平台提供了分布式事务服务(distributed transaction)的能力。 某种程度上,可以认为JTA规范是XA规范的Java版,其把XA规范中规定的DTP模型交互接口抽象成Java接口中的方法,并规定每个方法要实现什么样的功能。

1.1 JTA事务模型

在DTP模型中,规定了模型的五个组成元素:应用程序(Application)、资源管理器(Resource Manager)、事务管理器(Transaction Manager)、通信资源管理器(Communication Resource Manager)、 通信协议(Communication Protocol)。

而在JTA规范中,模型中又多了一个元素Application Server,如下所示:

各个组件的介绍如下:

事务管理器(transaction manager):

处于图中最为核心的位置,其他的事务参与者都是与事务管理器进行交互。事务了管理器提供事务声明,事务资源管理,同步,事务上下文传播等功能。JTA规范定义了事务管理器与其他事务参与者交互的接口,而JTS规范定义了事务管理器的实现要求,因此我们看到事务管理器底层是基于JTS的。

应用服务器(application server):

顾名思义,是应用程序运行的容器。JTA规范规定,事务管理器的功能应该由application server提供,如上图中的EJB Server。一些常见的其他web容器,如:jboss、weblogic、websphere等,都可以作为application server,这些web容器都实现了JTA规范。特别需要注意的是,并不是所有的web容器都实现了JTA规范,如tomcat并没有实现JTA规范,因此并不能提供事务管理器的功能

应用程序(application):

简单来说,就是我们自己编写的应用,部署到了实现了JTA规范的application server中,之后我们就可以我们JTA规范中定义的UserTransaction类来声明一个分布式事务。通常情况下,application server为了简化开发者的工作量,并不一定要求开发者使用UserTransaction来声明一个事务,开发者可以在需要使用分布式事务的方法上添加一个注解,就像spring的声明式事务一样,来声明一个分布式事务。

特别需要注意的是,JTA规范规定事务管理器的功能由application server提供。但是如果我们的应用不是一个web应用,而是一个本地应用,不需要被部署到application server中,无法使用application server提供的事务管理器功能。又或者我们使用的web容器并没有事务管理器的功能,如tomcat。对于这些情况,我们可以直接使用一些第三方的事务管理器类库,如JOTM和Atomikos。将事务管理器直接整合进应用中,不再依赖于application server。

资源管理器(resource manager):

理论上任何可以存储数据的软件,都可以认为是资源管理器RM。最典型的RM就是关系型数据库了,如mysql。另外一种比较常见的资源管理器是消息中间件,如ActiveMQ、RabbitMQ等, 这些都是真正的资源管理器。

正常情况下,一个数据库驱动供应商只需要实现JDBC规范即可,一个消息中间件供应商只需要实现JMS规范即可。 引入了分布式事务的概念后,DB、MQ等在DTP模型中的作用都是RM,二者是等价的,需要由TM统一进行协调。

为此,JTA规范定义了一个XAResource接口,其定义RM必须要提供给TM调用的一些方法。之后,不管这个RM是DB,还是MQ,TM并不关心,因为其操作的是XAResource接口。而其他规范(如JDBC、JMS)的实现者,同时也对此接口进行实现。如MysqlXAConnection,就实现了XAResource接口。

通信资源管理器(Communication Resource Manager):

这个是DTP模型中就已经存在的概念,对于需要跨应用的分布式事务,事务管理器彼此之间需要通信,这是就是通过CRM这个组件来完成的。JTA规范中,规定CRM需要实现JTS规范定义的接口。

下图更加直观的演示了JTA规范中各个模型组件之间是如何交互的:

说明如下:

  • application 运行在application server中
  • application 需要访问3个资源管理器(RM)上资源:1个MQ资源和2个DB资源。
  • 由于这些资源服务器是独立部署的,如果需要同时进行更新数据的话并保证一致性的话,则需要使用到分布式事务,需要有一个事务管理器来统一协调。
  • Application Server提供了事务管理器的功能
  • 作为资源管理器的DB和MQ的客户端驱动包,都实现了XAResource接口,以供事务管理器调用。

2 JTA规范接口

JTA事务模型规定了一个分布式事务中有哪些组件,而JTA接口规范则规定这些组件之间如何交互。需要注意的是JTA规范定义的这些接口,并不需要应用程序的开发人员去实现,而是由各个厂商去实现,根据在DTP模型中扮演的不同角色,需要实现不同的接口。作为开发人员的我们只需要学会如何使用即可。

JTA规范是Java扩展包,在应用中需要额外引入相应的jar包依赖

<dependency>    <groupId>javax.transaction</groupId>    <artifactId>jta</artifactId>    <version>1.1</version></dependency>

JTA规范1.1中的源码非常少,如下所示:

可以看到,这里除了红色框中包含的接口定义之外,其他全部是异常(XxxException),这里我们仅讨论JTA规范中定义的接口作用:

  • javax.transaction.Status:事务状态,这个接口主要是定义一些表示事务状态的常量,此接口无需实现
  • javax.transaction.Synchronization:同步
  • javax.transaction.Transaction:事务
  • javax.transaction.TransactionManager:事务管理器
  • javax.transaction.UserTransaction:用于声明一个分布式事务
  • javax.transaction.TransactionSynchronizationRegistry:事务同步注册
  • javax.transaction.xa.XAResource:定义RM提供给TM操作的接口
  • javax.transaction.xa.Xid:事务id

TM供应商:

实现UserTransaction、TransactionManager、Transaction、TransactionSynchronizationRegistry、Synchronization、Xid接口,通过与XAResource接口交互来实现分布式事务。此外,TM厂商如果要支持跨应用的分布式事务,那么还要实现JTS规范定义的接口。

常见的TM提供者包括我们前面提到的application server,包括:jboss、ejb server、weblogic等,以及一些以第三方类库形式提供事务管理器功能的jotm、Atomikos。

RM供应商:

XAResource接口需要由资源管理器者来实现,XAResource接口中定义了一些方法,这些方法将会被TM进行调用,如:

  • start方法:开启事务分支
  • end方法:结束事务分支
  • prepare方法:准备提交
  • commit方法:提交
  • rollback方法:回滚
  • recover方法:列出所有处于PREPARED状态的事务分支

一些RM提供者,可能也会提供自己的Xid接口的实现。

此外,不同的资源管理器有一些各自的特定接口要实现:

  • 如JDBC2.0规范定义支持分布式事务的jdbc driver需要实现:javax.sql.XAConnection、javax.sql.XADataSource接口
  • JMS1.0规范规定支持分布式事务的JMS厂商,需要实现javax.jms.XAConnection、javax.jms.XASession接口

作为DTP模型中Application开发者的我们,并不需要去实现任何JTA规范中定义的接口,只需要使用TM提供的UserTransaction实现,来声明、提交、回滚一个分布式事务即可。

以下案例演示了UserTransaction接口的基本使用:构建一个分布式事务,来操作位于2个不同的数据库的数据,假设这两个库中都有一个user表。

UserTransaction userTransaction=...
        try{            //开启分布式事务            userTransaction.begin();             //执行事务分支1            conn1 = db1.getConnection();            ps1= conn1.prepareStatement("INSERT into user(name,age) VALUES ('tianshouzhi',23)");            ps1.executeUpdate();            //执行事务分支2            conn2 = db2.getConnection();            ps2 = conn2.prepareStatement("INSERT into user(name,age) VALUES ('tianshouzhi',23)");            ps2.executeUpdate();            //提交,两阶段提交发生在这个方法内部            userTransaction.commit();        }catch (Exception e){            try {                userTransaction.rollback();//回滚            } catch (SystemException ignore) {            } }

需要注意的是,在分布式事务中,当我们需要提交或者回滚一个事务时,不应该再使用Connection接口提供的commit和rollback方法。而是应该使用UserTransaction接口的commit接口和rollback接口替代。

另外,这个案例只是用于说明如何使用UserTransaction类,事实上,在实际开发中,并没有这么复杂。一些开源的分布式事务解决方案,可以与spring声明式事务管理功能,因此我们可以通过一个简单@Transactional注解,即可实现分布式事务的功能。

例如,下面我们将要提到Atomikos,就支持与spring事务整合。

3 Atomikos分布式事务

Atomikos公司旗下有两款著名的分布事务产品:

  • TransactionEssentials:开源的免费产品
  • ExtremeTransactions:商业版,需要收费

这两个产品的关系如下图所示:

可以看到,在开源版本中支持JTA/XA、JDBC、JMS的分布式事务。

最简单的情况下,你只需要引入如下依赖:

<dependency>    <groupId>com.atomikos</groupId>    <artifactId>transactions-jdbc</artifactId>    <version>4.0.6</version></dependency>

atomikos也支持与spring事务整合。spring事务管理器的顶级抽象是PlatformTransactionManager接口,其提供了个重要的实现类:

  • DataSourceTransactionManager:用于实现本地事务
  • JTATransactionManager:用于实现分布式事务

显然,在这里,我们需要配置的是JTATransactionManager。

下面的代码片段了,演示了与spring事务整合后的分布式事务的案例代码。假设有两个mybatis映射器接口UserMapper和AccountMapper,操作不同的库。

public class JTAService {   @Autowired   private UserMapper userMapper;//操作db_user库   @Autowired   private AccountMapper accountMapper;//操作db_account库   @Transactional   public void insert() {      User user = new User();      user.setName("wangxiaoxiao");      userMapper.insert(user);      //模拟异常,spring回滚后,db_user库中user表中也不会插入记录      Account account = new Account();      account.setUserId(user.getId());      account.setMoney(123456789);      accountMapper.insert(account);   }}

可以发现分布式事务的逻辑,与操作单库事务基本上是完全相同的,底层的复杂逻辑对应用程序开发者来说完全屏蔽。

原文发布于微信公众号 - 田守枝的技术博客(tianshouzhi_blog)

原文发表时间:2019-05-27

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