使用Spring实现反应式事务(Reactive Transactions)


本文探讨如何使用RDBC2或MongoDB来使用Spring Reactive的事务支持。

在还没有加入响应式/反应式事务集成之间，Spring认为没有必须进行Reactive事务管理，因此，Spring Framework不支持Reactive @Transaction。

随着时间的推移，MongoDB开始支持MongoDB Server 4.0的多文档事务，R2DBC（反应式SQL数据库驱动程序的规范）开始出现，最终在Template API中提供inTransaction(…) 方法作为执行原生本级事务的工作单元。

虽然将inTransaction(…)方法用于较小的工作块很方便，但它并不反映Spring支持事务的方式。在使用命令式编程模型时，Spring Framework允许两种事务管理安排：@Transactional和TransactionTemplate（声明性的各自的程序化事务管理）。

这两种事务管理方法都建立在PlatformTransactionManager管理事务资源事务的基础之上。PlatformTransactionManager可以是Spring提供的事务管理器实现，也可以是基于JTA的Java EE实现。

两种方法的共同之处在于它们将事务状态绑定到ThreadLocal存储，这允许事务状态管理而不传递TransactionStatus对象。事务管理应该在后台以非侵入方式进行。因为我们没有让线程继续在事务中继续有作用工作的设想，因此ThreadLocal只在命令式编程中工作。

命令式编程事务管理工作机制
事务管理需要将其事务状态与执行相关联。在命令式编程中，这通常是ThreadLocal存储 - 事务状态被绑定到一个线程，假设前提是事务代码在容器调用它的同一个线程上执行。

反应式编程模型消除了命令式（同步/阻塞）编程模型的这一基本假设。仔细研究反应式执行情况，你会发现代码在不同的线程上执行。使用进程间通信时，这会更加明显。我们再也不能安全地假设我们的代码在同一个线程上完全执行了。

这种变化使的依赖ThreadLocal的事务管理实现无效。

我们需要一种不同的安排来反映事务状态，而不是一直传递一个TransactionStatus对象。

关联带外数据并不是反应空间中的新要求。我们在其他领域遇到过这种要求，例如SecurityContextSpring Security for reactive方法安全性（仅举一例）。Project Reactor是Spring自身构建其响应支持的反应库，自3.1版本开始就为订阅者的上下文提供了支持。

Reactor Context是替代ThreadLocal命令式编程的反应式编程，上下文允许将上下文数据绑定到特定的执行。对于反应式编程，这是一个Subscription。

Reactor Context允许Spring将事务状态以及所有资源和同步绑定到特定的Subscription状态。使用Project Reactor的所有反应代码现在都可以参与响应式事务。

反应性事务管理
从Spring Framework 5.2 M2开始，Spring通过ReactiveTransactionManagerSPI 支持响应式/反应式事务管理。

ReactiveTransactionManager是使用事务资源的反应式和非阻塞集成的事务管理抽象。它是一个会返回Publisher的反应式@Transactional方法元注解，使用TransactionalOperator实现可编程的事务管理。

两个反应式事务管理器实现是：

  • R2DBC通过Spring Data R2DBC 1.0 M2
  • MongoDB通过Spring Data MongoDB 2.2 M4

让我们来看看反应式式事务的样子：

class TransactionalService {

  final DatabaseClient db

  TransactionalService(DatabaseClient db) {
    this.db = db;
  }

  @Transactional
  Mono<Void> insertRows() {

    return db.execute()
      .sql("INSERT INTO person (name, age) VALUES('Joe', 34)")
      .fetch().rowsUpdated()
      .then(db.execute().sql("INSERT INTO contacts (name) VALUES('Joe')")
      .then();
  }
}

反应事务看起来非常类似于注释驱动中的命令事务，主要的区别在于我们使用DatabaseClient，这是一个反应性资源抽象。所有事务管理都在幕后进行，利用Spring的事务拦截器和ReactiveTransactionManager。

Spring基于方法返回类型分辨要应用的事务管理类型：

  • 方法返回一个Publisher类型：响应式事务管理
  • 所有其他return类型：传统的命令式事务管理

这种区别很重要，因为您仍然可以使用命令式组件，例如JPA或JDBC查询，如果将这些查询结果包装成一个Publisher类型，Spring将应用反应而不是命令式事务管理，反应式事务管理就不会打开ThreadLocal中绑定的JPA或JDBC所需的事务。

TransactionalOperator
下一步，让我们看一下编程化事务管理TransactionalOperator：

ConnectionFactory factory = …
ReactiveTransactionManager tm = new R2dbcTransactionManager(factory);
DatabaseClient db = DatabaseClient.create(factory);

TransactionalOperator rxtx = TransactionalOperator.create(tm);

Mono<Void> atomicOperation = db.execute()
  .sql("INSERT INTO person (name, age) VALUES('joe', 'Joe')")
  .fetch().rowsUpdated()
  .then(db.execute()
    .sql("INSERT INTO contacts (name) VALUES('Joe')")
    .then())
  .as(rxtx::transactional);

上面的代码包含一些值得注意的组件：

  • R2dbcTransactionManager：这是R2DBC的反应式事务管理器ConnectionFactory。
  • DatabaseClient：客户端使用R2DBC驱动程序提供对SQL数据库的访问。
  • TransactionalOperator：此运算符将所有上游R2DBC发布者与事务上下文相关联。您可以使用操作员样式as(…::transactional)或回拨样式execute(txStatus -> …)。

订阅后会懒惰地反应式事务，operator启动事务，设置适当的隔离级别并将数据库连接与其订户上下文相关联。所有参与（上游）Publisher实例都使用一个上下文绑定事务连接。

Reactive-functional operator 链可以是线性的（通过使用单个Publisher）或非线性的（通过合并多个流）。Publisher使用operator风格样式时，反应式事务将会影响所有上游。要将事务范围限制为特定的Publishers 集合，请应用回调样式，如下所示：

TransactionalOperator rxtx = TransactionalOperator.create(tm);

Mono<Void> outsideTransaction = db.execute()
  .sql("INSERT INTO person (name, age) VALUES('Jack', 31)")
  .then();

Mono<Void> insideTransaction = rxtx.execute(txStatus -> {
  return db.execute()
    .sql("INSERT INTO person (name, age) VALUES('Joe', 34)")
    .fetch().rowsUpdated()
    .then(db.execute()
      .sql("INSERT INTO contacts (name) VALUES('Joe Black')")
      .then());
  }).then();

Mono<Void> completion = outsideTransaction.then(insideTransaction);

在上面的示例中，事务管理仅限于在execute(…)里面订阅的Publisher实例。换句话说，事务是作用域的。execute(…)中Publisher实例参与事务，并且命名outsideTransaction的Publisher在事务之外执行其工作。

Spring Data MongoDB
R2DBC是Spring与反应式的集成之一。另一个事务集成是通过Spring Data MongoDB访问MongoDB，您可以使用反应式编程来参与多文档事务。

Spring Data MongoDB是使用ReactiveMongoTransactionManager，这是一个ReactiveTransactionManager实现。它创建会话并管理事务，以便在托管事务中执行的代码参与多文档事务。

以下示例显示了MongoDB的编程事务管理：

ReactiveTransactionManager tm 
  = new ReactiveMongoTransactionManager(databaseFactory);
ReactiveMongoTemplate template = …
template.setSessionSynchronization(ALWAYS);                                          

TransactionalOperator rxtx = TransactionalOperator.create(tm);

Mono<Void> atomic = template.update(Step.class)
  .apply(Update.set("state", …))
  .then(template.insert(EventLog.class).one(new EventLog(…))
  .as(rxtx::transactional)
  .then();

上面的代码设置一个ReactiveTransactionManager并用于TransactionalOperator在单个事务中执行多个写操作。ReactiveMongoTemplate被配置为参与反应式交易。