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北极心空

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                                            事务管理最佳实践全面解析
 
前言
写作这篇文章的起因,是前一段时间,我使用Jbpm工作流引擎开发工作流管理系统的过程中,使用编程方式管理事务时遇到的问题。
由于之前很长一段时间,我一直都在使用Spring和EJB容器的声明式事务管理,因此,咋一遇到Jbpm这样的编程方式管理事务的情况,一下子搞不定了!经过几天的研究,我重新思考了怎样进行事务管理这个问题,并且发明了一种非常好的编程范式,或者说是事务管理的最佳实践。不敢独享,拿出来与诸君共赏。请大家批评指正。
前几个月,我对C++和Java编程方式进行了比较和研究。并且总结了一些C++编程中管理对象的最佳实践。
但由于那一段时间工作较忙,没有及时把文章写出来。后来想写文章时,却找不到当初为了说明写的Java和C++演示代码了。因此,该文一直未成,颇为遗憾!因此,这篇事务管理的文章,我不敢拖得太久。由于时间仓促,写得不好,请大家见谅!
 
事务管理
企业级应用,或者叫“信息管理系统”。这类软件通过数据库持久化保存、处理的信息。它们工作的核心,就是数据库。这类应用,是目前市场上最主流的商业应用。
事务管理,这个概念出自于数据库管理系统中。事务是一个单元的工作,要么全做,要么全不做。
事务管理对于维持数据库系统内部保存的数据逻辑上的一致性、完整性,起着至关重要的作用。如:一个银行应用软件中,转帐的操作中,需要先在A用户帐户中减去资金,然后再在B用户帐户中增加相应的资金。如果完成A帐户操作后,由于系统故障或者网络故障,没有能够完成接下来的操作,那么A帐户中的资金就白白流失了。显然,客户是无法接受这样的结果的!
如果我们把一个A和B帐户的操作放在一个事务单元中,那么如果遇到上述异常情况,A帐户减少资金的操作会回滚。A帐户的资金不会减少。
 
事务管理和数据库连接的关系
事务管理的工作,需要在数据库连接上进行。如果没有数据库连接,事务管理是无法实施的。
因此,一个事务单元,应该小于或者等于一个数据库连接的生命周期。
 
事务管理最佳模式
数据库连接管理最佳模式
数据库连接,是一种很宝贵也很昂贵的资源。一个数据库可以提供的数据库连接总数是有限的。而且,获取一次数据库连接也是非常昂贵的操作。需要建立网络连接。因此,我们应当尽可能的重用数据库连接,让数据库连接维持的时间尽可能的长。
但是,我们也不能把数据库连接维持的太久。因为,上文已经说过了,一个数据库可以提供的数据库连接总数是有限的。如果数据库连接的时间很长,那么其他需要数据库连接的工作就无法得到所需的数据库连接。
因此,最佳的数据库连接模式,是“每次请求,一次数据库连接”这样的使用模式。
因为,多次请求之间的时间间隔是无法预料的,可能长达几小时、甚至几天。数据库连接显然不能白白的等待在那里。而应该返回给数据库,或者数据库连接缓冲池,让其他程序和组件有机会使用数据库连接。
另外,如果一次数据库连接,小于一次用户请求,那么,数据库连接的得到和关闭次数又太频繁了。因为,得到一次数据库连接是非常消耗资源的。一次用户请求,是一个短时、瞬间的操作,完全没有必要使用多个数据库连接。
另外,上文中说过,事务是依托在数据库连接之上的。多个数据库连接之间,是无法使用同一个事务的。(实际上,JTA分布式事务是可以在一个事务中使用多个数据库连接的)
因此,我们更应该让数据库连接的生命周期尽可能的延长。
 
事务管理最佳模式
最佳的数据库连接模式,是“每次请求,一次数据库连接”这样的使用模式。事务,与之相仿。最佳的事务管理模式,也是“每次请求,一次数据库连接,一次事务”。
一次用户请求,是用户对软件系统功能的一次独立调用。用户当然不希望他的一次操作,系统只执行一部分这种情况的发生。因此,对一次用户请求的响应,使用一次事务,是非常和正确的。
对于一次单纯的查询操作,不更改持久化数据库中记录,那么我们不需要使用事务。在数据库操作发生错误时,抛出异常,让用户界面显示出问题即可。而对于更改数据库记录的操作,并且涉及到多次数据库操作的,则必须使用事务,以保证数据库中记录的完整性和真实性。
 
数据库连接和事务管理的反模式
数据库连接和事务管理,在应用中有一些反模式。我们应该避免这样做,否则会死得很惨!
一、数据库连接和事务管理跨越一个客户的多次请求
这样的数据库连接和事务,其持续时间是无法估量的。这样严重影响软件和数据库的性能。这是绝对不可取的。
二、每个数据库操作,一次数据库连接和事务
这是一种非常常见的反模式。在采用DAO设计模式进行O-R映射中,DAO接口的一个数据库访问方法,就执行一次数据库连接的获取和释放,并且执行一次或者多次事务。
如,下面的代码:
/*
    4,删除单条消息
    
*/
   publicvoid deleteMessage(String id){
       Connection conn
=DB.getConnection();
       Statement stmt 
=null;
       ResultSet rst
=null;
      
try {
       stmt 
= conn.createStatement();
       
//拼装SQL
       String sql="delete from message where id='"+id+"'";
      stmt.executeUpdate(sql);
      }
      
catch (SQLException ex) {
        ex.printStackTrace();
        thrownew DataAccessException();
      }
finally{
      DB.freeDbResource(conn,stmt,rst);
      }
 
   }


这是典型的反模式。
数据库连接在Dao中得到和释放。如果一次用户请求需要用到多个Dao方法,那么就需要多次得到和释放数据库连接。造成了极大的浪费。而且,也无法对多个Dao方法实施事务管理。
另外,JDBC中,默认的事务管理方式是自动提交。上面的代码只有一个SQL执行语句。所有只有一次事务。如果Dao方法中有多个SQL语句,那么就会在一个Dao方法中使用多个事务,多次提交到数据库中,这也是极端错误的!
当然,上面这个简单的Dao方法,并不会造成任何实际的损害,这里仅仅说明这种使用方式是一种反模式。
 
 
事务管理的最佳设计模式
最佳的事务管理模式,是“每次请求,一次数据库连接,一次事务”。那么,根据这个原则,具体我们应该怎样编写程序呢?
一、事务管理的分层
企业级应用软件中的代码部分,可以分为以下几个层次:
    (一)控制器Controller层
这是表现层的业务委派。它处理用户的请求,完成用户要求的功能。它接收用户传来的参数,然后调用业务层的服务方法,完成所需的功能。
根据“每次请求,一次数据库连接,一次事务”的原则。似乎,这里是最好的得到和关闭数据库连接,管理事务的地方。因为,Controller层中的每一个方法,对应着用户的一次请求。
但是,我认为,这里决不应该“得到和关闭数据库连接,管理事务”。因为,首先,控制器层,作为表现层技术的一部分,它的作用,仅仅是委派操作给业务层的服务方法,应该尽可能的小。不应该包括这些代码。
其次,管理数据库连接和事务,这是业务层的逻辑,应该在业务层处理,而不是在表现层处理。
更实际一点来说,Struts这种技术中,我们一般不使用Spring来管理Struts的控制器Action类。这样,如果“得到和关闭数据库连接,管理事务”放在Struts的控制器层—Action类中,那么Spring自动管理数据库连接和事务的声明式事务管理机制就无法使用了!(当然,Struts的Action也可以配置成Spring管理。)
因此,我们应该坚决地拒绝在控制器层中处理数据库连接和事务的诱惑!
(二)业务服务Service层
业务服务层,是业务逻辑的实际存放地。它们提供的服务分为2种:
1,为控制器层提供服务,处理用户请求。
2,为其他类(不仅仅是控制器层,可能是其他Service方法等)提供服务。
传统上,大家都不区分这两类服务方法。统称为Service。
而在我的方法中,我把它们区分开来。我把Service层的服务方法分为3类:
1,直接为控制器层提供服务,并且需要使用到数据库操作,从而需要处理数据库连接和事务的,我把它们成为Transaction方法。用*Transaction后缀标识。
这样的方法,我仍然把它们放在Service接口中。当你需要实现这样的方法时,看到后缀,你就知道,你需要在这里调用Dao方法,并且“得到和关闭数据库连接,管理事务”。
如果你不在这里进行“得到和关闭数据库连接,管理事务”的操作,那么系统一定会出现数据库访问故障!
2,为其他类(可以是控制器层,也可能是其他Service方法等)提供服务,并且不需要访问数据库的方法。我称它们为Service方法。使用*Service后缀,或者不使用后缀来标识它们。
这样的方法,你可以无所顾忌的使用,既可以在控制器层中调用,也可以在任何代码中调用!
3,需要使用到数据库操作,并且不可以直接被控制器层调用的方法。我称它们为Dao方法。使用*Dao后缀来标识它们。
它们不是Dao接口中的方法,而是Service业务逻辑接口中的方法。我称它们为Dao方法,并不是说,它们是Dao接口的方法,而是表示它们是Service层中需要使用Dao接口操纵数据库的服务方法。并且,它们本身不含有“得到和关闭数据库连接,管理事务”的代码。因此,所有需要调用它们的方法,需要注意了,“得到和关闭数据库连接,管理事务”这些任务还没有做。如果直接在控制器层调用它们,那么一定会出现数据库和事务的错误!
(三)DAO数据访问层
DAO数据访问模式,是目前在数据访问层中用得最多的模式。在DAO中,使用各类数据库访问技术(如,JDBC,iBatis,Hibernate等)操作数据库,实现O-R映射。
其中的方法,大都满足“需要使用到数据库操作,并且不可以直接被控制器层调用的方法”这样一种情况。我们可以使用*Dao后缀来标识这些方法,也可以不使用后缀。因为Dao接口的方法,大抵都是这类方法。
 
二、数据库连接和事务管理最佳模式
在我们的编程范式中,是这样工作的:
控制器层,接收用户请求参数,并委派给业务层的Service接口执行业务逻辑。它可以直接调用Service接口的*Transaction方法和*Service方法或者没有后缀的一般方法。
其中,*Transaction方法需要用到数据库。其中必然调用了业务层的Dao方法,或者DAO层的数据库访问方法。其实现方法中必然有处理“得到和关闭数据库连接,管理事务”的代码。
而*Service方法或者没有后缀的一般方法,则没有使用数据库。
在DAO数据访问层,执行数据库操作的DAO方法,并不需要创建和关闭数据库连接,也不需要处理事务。它们之需要得到数据库连接,然后使用这个连接即可。(数据库连接,可以通过参数从外部得到,也可以从本地线程变量中得到。后者是目前主流的技术)
这就是我提出的“事务管理最佳实践”的工作情况。
在Service业务层和DAO数据访问层中,我们都使用了“接口—实现类”相分离的设计模式。
一、编程方式的数据库连接和事务管理
假设,现在我们使用多种数据库访问技术,来进行O-R映射。看看我们这个架构的适应能力。
我们的系统,分别使用JDBC,iBatis,Hibernate这三种数据库访问技术,使用编程方式手工管理数据库连接和事务,不使用Spring这样的IOC容器进行管理。看看我们需要做什么:
(一)JDBC编程方式管理数据库连接和事务
首先,开发一个JDBCUtil类,得到数据库连接,并且把它们放在一个线程变量中,以便一个线程重用一个数据库连接。
然后,开发DAO接口的实现类。实现DAO方法。从本地线程变量中得到数据库连接,使用它。不需要关闭这个连接,也不需要管理事务。
接着,开发Serivce层的*Dao后缀命名的方法。它们只需要调用DAO接口的方法即可。不需要和数据库连接、事务打交道。
最后,开发Service层的*Transaction后缀命名的方法。它们调用JDBCUtil类的方法,创建一个数据库连接,并把它放在JDBCUtil类的本地线程变量中,设置conn.setAutoCommit(false);等待DAO接口的方法去取这个已经设为不自动提交的数据库连接。
然后,在Try块中,调用Dao方法(Service接口或者DAO接口的Dao方法)。调用结束之后,提交事务,并在异常处理模块中,设置回滚。最后,在finally块中关闭数据库连接,清除本地线程变量的值。
(二)iBatis编程方式管理数据库连接和事务
iBatis本身就是使用本地线程变量来管理数据库连接的。
1,DAO接口的实现方法中,调用iBatis代码,执行数据库操作。
2,Service层的Dao方法,不需要任何更改。
3,Service层的Transaction方法,需要使用iBatis的事务管理代码。

private SqlMapClient sqlMap = XmlSqlMapBuilder.buildSqlMap(reader); 
public updateItemDescriptionTransaction (String itemId, String newDescription) throws SQLException { 
try { 
sqlMap.startTransaction (); 
dao方法调用;
sqlMap.commitTransaction (); 
finally { 
sqlMap.endTransaction (); 



iBatis处理事务的代码,也处理得数据库连接。并且,事务的回滚也被iBatis搞定了。
也就是说,换了一种数据库访问技术,只需要改变Service层中*Transaction方法的实现和DAO层的实现。
(三)Hibernate编程方式管理数据库连接和事务
Hibernate也是如此。
下面是Hibernate的助手类:
publicclass HibernateSessionFactoryFromJbpm {
    
    privatestaticfinal ThreadLocal threadLocal 
= new ThreadLocal();
    privatestatic org.hibernate.SessionFactory sessionFactory;
    
/**
     *ReturnstheThreadLocalSessioninstance. Lazyinitialize
     *the<code>SessionFactory</code>ifneeded.
     *
     * @returnSession
     * @throwsHibernateException
     
*/
    publicstatic Session getSession() 
throws HibernateException {
        Session session 
= (Session) threadLocal.get();
 
       
if (session == null || !session.isOpen()) {
           
if (sessionFactory == null) {
              rebuildSessionFactory();
           }
           session 
= (sessionFactory != null? sessionFactory.openSession()
                  : 
null;
           threadLocal.set(session);
       }
 
        
return session;
    }
    
/**
     * Rebuildhibernatesessionfactory
     *
     
*/
    publicstaticvoid rebuildSessionFactory() {
       
try {
       
// configuration.configure(configFile);
           
//sessionFactory = configuration.buildSessionFactory();
           sessionFactory =HibernateHelper.createSessionFactory();
       } 
catch (Exception e) {
           System.err
                  .println(
"%%%% Error Creating SessionFactory %%%%");
           e.printStackTrace();
       }
    }
    
/**
     * Closethesinglehibernatesessioninstance.
     *
     * @throwsHibernateException
     
*/
    publicstaticvoid closeSession() 
throws HibernateException {
        Session session 
= (Session) threadLocal.get();
        threadLocal.set(
null);
 
        
if (session != null) {
            session.close();
        }
    }
}
Hibernate的Session,是对JDBC Connection的封装。Hibernate不同于JDBC和iBatis。它默认就把自动提交设为false。也就是说,如果你不显式的使用Hiberante事务,那么根本不会操作数据库!这点需要注意。
(四)Jbpm对Hiberante的封装
另外,再说一下Jbpm对Hiberante所作的封装。Jbpm使用的是Hiberante3的数据库访问技术。但是,它对Hibernate进行了封装。
使用Jbpm,事务管理更加简单。
如:
public List getAllCanSeenTaskInstancesTransaction (PageModule view,String userId) throws Exception {
       JbpmContext jbpmContext 
= JbpmConfiguration.getInstance().createJbpmContext();
        
try {
       returnthis.getAllCanSeenTaskInstances(view, userId);
        }
finally{
        jbpmContext.close();
        }
    }

jbpmContext.close();方法执行时,自动提交事务。如果发生异常,自动回滚。并且,最后会关闭Hiberante本地线程中的Session,并清空该线程变量。
 
二、声明方式的数据库连接和事务管理
Spring容器管理业务代码和DAO数据访问代码,是现在非常常用的一种方式。使用Spring时,我们一般使用Spring声明式事务来管理数据库连接和事务。
另外,还有EJB容器也有声明式事务管理的机制,两者的使用方法大体相同,我就不再论述,这里只说Spring。
Spring管理下的JDBC,iBatis,Hibernate数据库访问方法。我们在DAO接口的实现类中,可以使用Spring提供的助手类的便利方法,进行数据库操作。也可以使用Spring提供的助手类,得到Connection,Session等进行数据库操作。或者使用Spring助手类的execute()方法调用数据库操作代码。
如果你原先使用自己的助手类得到Connection,Session。那么你完全可以修改该助手类的实现方法,改为从Spring得到Connection,Session。这样就不需要修改DAO接口的实现类!
Service层中的Dao方法,仍然无需修改。
对于Service层中的Transaction方法。我们需要去除“得到和关闭数据库连接,管理事务”的代码。然后,在Spring的配置文件中,对其应用声明式事务管理。运行时,Spring会通过SpringAOP技术,自动得到数据库连接,管理事务。
可见,使用声明式事务管理,我们只需要修改得到数据库连接或者会话的Util助手类,以及Transaction方法即可。
综上所述,可以看到,我提出的这一套事务管理最佳实践是一套非常灵活、强大、简洁的管理事务的最佳实践。具有极其强大的适应能力。采用这套编程范式,你可以很容易地彻底摆脱事务管理带来的困扰!
使用它,即使是编程方式管理事务,也是非常简单而可爱的。
 
 
 
 
 
 

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posted on 2006-12-02 17:07 芦苇 阅读(273) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: Spring

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