Spring事务的那些坑,这里都给你总结好了!

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2020-12-05 12:22

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作者:蚊子squirrel

www.jianshu.com/p/a4229aa79ace

Spring框架已是JAVA项目的标配,其中Spring事务管理也是最常用的一个功能,但如果不了解其实现原理,使用姿势不对,一不小心就可能掉坑里。

为了更透彻的说明这些坑,本文分四部分展开阐述:第一部分简单介绍下Spring事务集成的几种方式;第二部分结合Spring源代码说明Spring事务的实现原理;第三部分通过实际测试代码介绍关于Spring事务的坑;第四部分是对本文的总结。

一、Spring事务管理的几种方式:

Spring事务在具体使用方式上可分为两大类:

1.  声明式

  • 基于 TransactionProxyFactoryBean的声明式事务管理

  • 基于 命名空间的事务管理

  • 基于 @Transactional 的声明式事务管理

2.  编程式

  • 基于事务管理器API 的编程式事务管理

  • 基于TransactionTemplate 的编程式事务管理

目前大部分项目使用的是声明式的后两种:

  • 基于 命名空间的声明式事务管理可以充分利用切点表达式的强大支持,使得管理事务更加灵活。
  • 基于 @Transactional 的方式需要实施事务管理的方法或者类上使用 @Transactional 指定事务规则即可实现事务管理,在Spring Boot中通常也建议使用这种注解方式来标记事务。

二、Spring事务实现机制

接下来我们详细看下Spring事务的源代码,进而了解其工作原理。我们从标签的解析类开始:

@Override
public void init() {
        registerBeanDefinitionParser("advice"new TxAdviceBeanDefinitionParser());
        registerBeanDefinitionParser("annotation-driven"new AnnotationDrivenBeanDefinitionParser());
        registerBeanDefinitionParser("jta-transaction-manager"new JtaTransactionManagerBeanDefinitionParser());
    }
}
class TxAdviceBeanDefinitionParser extends AbstractSingleBeanDefinitionParser {
    @Override
    protected Class getBeanClass(Element element) {
        return TransactionInterceptor.class;
    }
}

由此可看到Spring事务的核心实现类TransactionInterceptor及其父类TransactionAspectSupport,其实现了事务的开启、数据库操作、事务提交、回滚等。我们平时在开发时如果想确定是否在事务中,也可以在该方法进行断点调试。

TransactionInterceptor:

public Object invoke(final MethodInvocation invocation) throws Throwable {
        Class targetClass = (invocation.getThis() != null ? AopUtils.getTargetClass(invocation.getThis()) : null);

        // Adapt to TransactionAspectSupport's invokeWithinTransaction...
        return invokeWithinTransaction(invocation.getMethod(), targetClass, new InvocationCallback() {
            @Override
            public Object proceedWithInvocation() throws Throwable {
                return invocation.proceed();
            }
        });
    }

TransactionAspectSupport

protected Object invokeWithinTransaction(Method method, Class targetClass, final InvocationCallback invocation)
            throws Throwable 
{

        // If the transaction attribute is null, the method is non-transactional.
        final TransactionAttribute txAttr = getTransactionAttributeSource().getTransactionAttribute(method, targetClass);
        final PlatformTransactionManager tm = determineTransactionManager(txAttr);
        final String joinpointIdentification = methodIdentification(method, targetClass, txAttr);

        if (txAttr == null || !(tm instanceof CallbackPreferringPlatformTransactionManager)) {
            // Standard transaction demarcation with getTransaction and commit/rollback calls.
            TransactionInfo txInfo = createTransactionIfNecessary(tm, txAttr, joinpointIdentification);
            Object retVal = null;
            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);
            }
            commitTransactionAfterReturning(txInfo);
            return retVal;
        }
}

至此我们了解事务的整个调用流程,但还有一个重要的机制没分析到,那就是Spring 事务针对不同的传播级别控制当前获取的数据库连接。接下来我们看下Spring获取连接的工具类DataSourceUtils,JdbcTemplate、Mybatis-Spring也都是通过该类获取Connection。

public abstract class DataSourceUtils {

public static Connection getConnection(DataSource dataSource) throws CannotGetJdbcConnectionException {
        try {
            return doGetConnection(dataSource);
        }
        catch (SQLException ex) {
            throw new CannotGetJdbcConnectionException("Could not get JDBC Connection", ex);
        }
    }

public static Connection doGetConnection(DataSource dataSource) throws SQLException {
        Assert.notNull(dataSource, "No DataSource specified");

        ConnectionHolder conHolder = (ConnectionHolder) TransactionSynchronizationManager.getResource(dataSource);
        if (conHolder != null && (conHolder.hasConnection() || conHolder.isSynchronizedWithTransaction())) {
            conHolder.requested();
            if (!conHolder.hasConnection()) {
                logger.debug("Fetching resumed JDBC Connection from DataSource");
                conHolder.setConnection(dataSource.getConnection());
            }
            return conHolder.getConnection();
        }

}

TransactionSynchronizationManager也是一个事务同步管理的核心类,它实现了事务同步管理的职能,包括记录当前连接持有connection holder。

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TransactionSynchronizationManager

private static final ThreadLocal> resources =
            new NamedThreadLocal>("Transactional resources");

public static Object getResource(Object key) {
        Object actualKey = TransactionSynchronizationUtils.unwrapResourceIfNecessary(key);
        Object value = doGetResource(actualKey);
        if (value != null && logger.isTraceEnabled()) {
            logger.trace("Retrieved value [" + value + "] for key [" + actualKey + "] bound to thread [" +
                    Thread.currentThread().getName() + "]");
        }
        return value;
    }

    /**
     * Actually check the value of the resource that is bound for the given key.
     */

    private static Object doGetResource(Object actualKey) {
        Map map = resources.get();
        if (map == null) {
            return null;
        }
        Object value = map.get(actualKey);
        // Transparently remove ResourceHolder that was marked as void...
        if (value instanceof ResourceHolder && ((ResourceHolder) value).isVoid()) {
            map.remove(actualKey);
            // Remove entire ThreadLocal if empty...
            if (map.isEmpty()) {
                resources.remove();
            }
            value = null;
        }
        return value;
    }

在事务管理器类AbstractPlatformTransactionManager中,getTransaction获取事务时,会处理不同的事务传播行为,例如当前存在事务,但调用方法事务传播级别为REQUIRES_NEW、PROPAGATION_NOT_SUPPORTED时,对当前事务进行挂起、恢复等操作,以此保证了当前数据库操作获取正确的Connection。

具体是在子事务提交的最后会将挂起的事务恢复,恢复时重新调用TransactionSynchronizationManager. bindResource设置之前的connection holder,这样再获取的连接就是被恢复的数据库连接, TransactionSynchronizationManager当前激活的连接只能是一个。

AbstractPlatformTransactionManager

   private TransactionStatus handleExistingTransaction(
            TransactionDefinition definition, Object transaction, boolean debugEnabled)

            throws TransactionException 
{

        if (definition.getPropagationBehavior() == TransactionDefinition.PROPAGATION_REQUIRES_NEW) {
            if (debugEnabled) {
                logger.debug("Suspending current transaction, creating new transaction with name [" +
                        definition.getName() + "]");
            }
            SuspendedResourcesHolder suspendedResources = suspend(transaction);
            try {
                boolean newSynchronization = (getTransactionSynchronization() != SYNCHRONIZATION_NEVER);
                DefaultTransactionStatus status = newTransactionStatus(
                        definition, transaction, true, newSynchronization, debugEnabled, suspendedResources);
                doBegin(transaction, definition);
                prepareSynchronization(status, definition);
                return status;
            }
            catch (RuntimeException beginEx) {
                resumeAfterBeginException(transaction, suspendedResources, beginEx);
                throw beginEx;
            }
            catch (Error beginErr) {
                resumeAfterBeginException(transaction, suspendedResources, beginErr);
                throw beginErr;
            }
        }
/**
     * Clean up after completion, clearing synchronization if necessary,
     * and invoking doCleanupAfterCompletion.
     * @param status object representing the transaction
     * @see #doCleanupAfterCompletion
     */

    private void cleanupAfterCompletion(DefaultTransactionStatus status) {
        status.setCompleted();
        if (status.isNewSynchronization()) {
            TransactionSynchronizationManager.clear();
        }
        if (status.isNewTransaction()) {
            doCleanupAfterCompletion(status.getTransaction());
        }
        if (status.getSuspendedResources() != null) {
            if (status.isDebug()) {
                logger.debug("Resuming suspended transaction after completion of inner transaction");
            }
            resume(status.getTransaction(), (SuspendedResourcesHolder) status.getSuspendedResources());
        }
    }

Spring的事务是通过AOP代理类中的一个Advice(TransactionInterceptor)进行生效的,而传播级别定义了事务与子事务获取连接、事务提交、回滚的具体方式。

AOP(Aspect Oriented Programming),即面向切面编程。Spring AOP技术实现上其实就是代理类,具体可分为静态代理和动态代理两大类,其中静态代理是指使用 AOP 框架提供的命令进行编译,从而在编译阶段就可生成 AOP 代理类,因此也称为编译时增强;(AspectJ);而动态代理则在运行时借助于 默写类库在内存中“临时”生成 AOP 动态代理类,因此也被称为运行时增强。其中java是使用的动态代理模式 (JDK+CGLIB)。

JDK动态代理 JDK动态代理主要涉及到java.lang.reflect包中的两个类:Proxy和InvocationHandler。InvocationHandler是一个接口,通过实现该接口定义横切逻辑,并通过反射机制调用目标类的代码,动态将横切逻辑和业务逻辑编制在一起。Proxy利用InvocationHandler动态创建一个符合某一接口的实例,生成目标类的代理对象。

CGLIB动态代理 CGLIB全称为Code Generation Library,是一个强大的高性能,高质量的代码生成类库,可以在运行期扩展Java类与实现Java接口,CGLIB封装了asm,可以再运行期动态生成新的class。和JDK动态代理相比较:JDK创建代理有一个限制,就是只能为接口创建代理实例,而对于没有通过接口定义业务方法的类,则可以通过CGLIB创建动态代理。

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CGLIB 创建代理的速度比较慢,但创建代理后运行的速度却非常快,而 JDK 动态代理正好相反。如果在运行的时候不断地用 CGLIB 去创建代理,系统的性能会大打折扣。因此如果有接口,Spring默认使用JDK 动态代理,源代码如下:

public class DefaultAopProxyFactory implements AopProxyFactorySerializable {

    @Override
    public AopProxy createAopProxy(AdvisedSupport config) throws AopConfigException {
        if (config.isOptimize() || config.isProxyTargetClass() || hasNoUserSuppliedProxyInterfaces(config)) {
            Class targetClass = config.getTargetClass();
            if (targetClass == null) {
                throw new AopConfigException("TargetSource cannot determine target class: " +
                        "Either an interface or a target is required for proxy creation.");
            }
            if (targetClass.isInterface() || Proxy.isProxyClass(targetClass)) {
                return new JdkDynamicAopProxy(config);
            }
            return new ObjenesisCGLIBAopProxy(config);
        }   
        else {
            return new JdkDynamicAopProxy(config);
        }
    }
}

在了解Spring代理的两种特点后,我们也就知道在做事务切面配置时的一些注意事项,例如JDK代理时方法必须是public,CGLIB代理时必须是public、protected,且类不能是final的;在依赖注入时,如果属性类型定义为实现类,JDK代理时会报如下注入异常:

org.springframework.beans.factory.UnsatisfiedDependencyException: Error creating bean with name 'com.wwb.test.TxTestAop': Unsatisfied dependency expressed through field 'service'; nested exception is org.springframework.beans.factory.BeanNotOfRequiredTypeException: Bean named 'stockService' is expected to be of type 'com.wwb.service.StockProcessServiceImpl' but was actually of type 'com.sun.proxy.$Proxy14'

但如果修改为CGLIB代理时则会成功注入,所以如果有接口,建议注入时该类属性都定义为接口。另外事务切点都配置在实现类和接口都可以生效,但建议加在实现类上。

官网关于Spring AOP的详细介绍

https://docs.spring.io/spring/docs/current/spring-framework-reference/core.html%23aop

三、Spring事务的那些坑

通过之前章节,相信您已经掌握了spring事务的使用方式与原理,不过还是要注意,因为一不小心就可能就掉坑。首先看第一个坑:

3.1 事务不生效

测试代码,事务AOP配置:

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
        <tx:attributes>
            
            <tx:method name="openAccount" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
            <tx:method name="openStock" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
            <tx:method name="openStockInAnotherDb" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRES_NEW"/>
            <tx:method name="openTx" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
            <tx:method name="openWithoutTx" isolation="DEFAULT" propagation="NEVER"/>
            <tx:method name="openWithMultiTx" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
tx:advice>
public class StockProcessServiceImpl implements IStockProcessService{
@Autowired
     private IAccountDao accountDao;
    @Autowired
     private IStockDao stockDao;
    
    @Override
    public void openAccount(String aname, double money) {
        accountDao.insertAccount(aname, money);
    }

    @Override
    public void openStock(String sname, int amount) {
        stockDao.insertStock(sname, amount);
    }
    
    @Override
    public void openStockInAnotherDb(String sname, int amount) {
        stockDao.insertStock(sname, amount);
}
}
public void insertAccount(String aname, double money) {
        String sql = "insert into account(aname, balance) values(?,?)";
        this.getJdbcTemplate().update(sql, aname, money);
        DbUtils.printDBConnectionInfo("insertAccount",getDataSource());


    public void insertStock(String sname, int amount) {
        String sql = "insert into stock(sname, count) values (?,?)";
        this.getJdbcTemplate().update(sql , sname, amount);
        DbUtils.printDBConnectionInfo("insertStock",getDataSource());
}

    public static void printDBConnectionInfo(String methodName,DataSource ds) {
        Connection connection = DataSourceUtils.getConnection(ds);
        System.out.println(methodName+" connection hashcode="+connection.hashCode());
    }
//调用同类方法,外围配置事务
    public void openTx(String aname, double money) {
            openAccount(aname,money);
            openStock(aname,11);
    }

1.运行输出:

insertAccount connection hashcode=319558327
insertStock connection hashcode=319558327

//调用同类方法,外围未配置事务
    public void openWithoutTx(String aname, double money) {
        openAccount(aname,money);
            openStock(aname,11);
    }

2.运行输出:

insertAccount connection hashcode=1333810223
insertStock connection hashcode=1623009085

//通过AopContext.currentProxy()方法获取代理
@Override
public void openWithMultiTx(String aname, double money) {
openAccount(aname,money);  
openStockInAnotherDb(aname, 11);//传播级别为REQUIRES_NEW
}

3.运行输出:

insertAccount connection hashcode=303240439
insertStock connection hashcode=303240439

可以看到2、3测试方法跟我们事务预期并一样,结论:调用方法未配置事务、本类方法直接调用,事务都不生效!

究其原因,还是因为Spring的事务本质上是个代理类,而本类方法直接调用时其对象本身并不是织入事务的代理,所以事务切面并未生效。具体可以参见#Spring事务实现机制#章节。

Spring也提供了判断是否为代理的方法:

public static void printProxyInfo(Object bean) {
        System.out.println("isAopProxy"+AopUtils.isAopProxy(bean));
        System.out.println("isCGLIBProxy="+AopUtils.isCGLIBProxy(bean));
        System.out.println("isJdkProxy="+AopUtils.isJdkDynamicProxy(bean));
    }

那如何修改为代理类调用呢?最直接的想法是注入自身,代码如下:

    @Autowired
    private IStockProcessService stockProcessService;
//注入自身类,循环依赖,亲测可以 
    public void openTx(String aname, double money) {
            stockProcessService.openAccount(aname,money);
            stockProcessService.openStockInAnotherDb (aname,11);
    }

当然Spring提供了获取当前代理的方法:代码如下:

//通过AopContext.currentProxy()方法获取代理
    @Override
    public void openWithMultiTx(String aname, double money) {
((IStockProcessService)AopContext.currentProxy()).openAccount(aname,money);

((IStockProcessService)AopContext.currentProxy()).openStockInAnotherDb(aname, 11);
    }

另外Spring是通过TransactionSynchronizationManager类中线程变量来获取事务中数据库连接,所以如果是多线程调用或者绕过Spring获取数据库连接,都会导致Spring事务配置失效。

最后Spring事务配置失效的场景:

  1. 事务切面未配置正确

  2. 本类方法调用

  3. 多线程调用

  4. 绕开Spring获取数据库连接

接下来我们看下Spring的事务的另外一个坑:

3.2 事务不回滚

测试代码:

<tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
        <tx:attributes>
            
            <tx:method name="buyStock" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED"/>
        tx:attributes>
tx:advice>
public void buyStock(String aname, double money, String sname, int amount) throws StockException {
        boolean isBuy = true;
        accountDao.updateAccount(aname, money, isBuy);
        // 故意抛出异常
        if (true) {
            throw new StockException("购买股票异常");
        }
        stockDao.updateStock(sname, amount, isBuy);
    }
    @Test
    public void testBuyStock() {
        try {
            service.openAccount("dcbs"10000);
            service.buyStock("dcbs"2000"dap"5);
        } catch (StockException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        double accountBalance = service.queryAccountBalance("dcbs");
        System.out.println("account balance is " + accountBalance);
    }

输出结果:

insertAccount connection hashcode=656479172
updateAccount connection hashcode=517355658
account balance is 8000.0

应用抛出异常,但accountDao.updateAccount却进行了提交。究其原因,直接看Spring源代码:

TransactionAspectSupport

protected void completeTransactionAfterThrowing(TransactionInfo txInfo, Throwable ex) {
        if (txInfo != null && txInfo.hasTransaction()) {
            if (logger.isTraceEnabled()) {
                logger.trace("Completing transaction for [" + txInfo.getJoinpointIdentification() +
                        "] after exception: " + ex);
            }
            if (txInfo.transactionAttribute.rollbackOn(ex)) {
                try {
                    txInfo.getTransactionManager().rollback(txInfo.getTransactionStatus());
                }
                catch (TransactionSystemException ex2) {
                    logger.error("Application exception overridden by rollback exception", ex);
                    ex2.initApplicationException(ex);
                    throw ex2;
                }
                …
}

public class DefaultTransactionAttribute extends DefaultTransactionDefinition implements TransactionAttribute {
@Override
    public boolean rollbackOn(Throwable ex) {
        return (ex instanceof RuntimeException || ex instanceof Error);
    }

}

由代码可见,Spring事务默认只对RuntimeException和Error进行回滚,如果应用需要对指定的异常类进行回滚,可配置rollback-for=属性,例如:

    
    <tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
        <tx:attributes>
            
            <tx:method name="buyStock" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED" rollback-for="StockException"/>
        tx:attributes>
    tx:advice>

事务不回滚的原因:

  1. 事务配置切面未生效

  2. 应用方法中将异常捕获

  3. 抛出的异常不属于运行时异常(例如IOException),

  4. rollback-for属性配置不正确

接下来我们看下Spring事务的第三个坑:

3.3 事务超时不生效

测试代码:


    <tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
        <tx:attributes>
             <tx:method name="openAccountForLongTime" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED" timeout="3"/>
        tx:attributes>
    tx:advice>
@Override
    public void openAccountForLongTime(String aname, double money) {
        accountDao.insertAccount(aname, money);
        try {
            Thread.sleep(5000L);//在数据库操作之后超时
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    @Test
    public void testTimeout() {
        service.openAccountForLongTime("dcbs"10000);
    }

正常运行,事务超时未生效

public void openAccountForLongTime(String aname, double money) {
        try {
            Thread.sleep(5000L); //在数据库操作之前超时
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        accountDao.insertAccount(aname, money);
    }

抛出事务超时异常,超时生效

org.springframework.transaction.TransactionTimedOutException: Transaction timed out: deadline was Fri Nov 23 17:03:02 CST 2018
at org.springframework.transaction.support.ResourceHolderSupport.checkTransactionTimeout(ResourceHolderSupport.java:141)

通过源码看看Spring事务超时的判断机制:

ResourceHolderSupport

/**
     * Return the time to live for this object in milliseconds.
     * @return number of millseconds until expiration
     * @throws TransactionTimedOutException if the deadline has already been reached
     */

    public long getTimeToLiveInMillis() throws TransactionTimedOutException{
        if (this.deadline == null) {
            throw new IllegalStateException("No timeout specified for this resource holder");
        }
        long timeToLive = this.deadline.getTime() - System.currentTimeMillis();
        checkTransactionTimeout(timeToLive <= 0);
        return timeToLive;
    }

    /**
     * Set the transaction rollback-only if the deadline has been reached,
     * and throw a TransactionTimedOutException.
     */

    private void checkTransactionTimeout(boolean deadlineReached) throws TransactionTimedOutException {
        if (deadlineReached) {
            setRollbackOnly();
            throw new TransactionTimedOutException("Transaction timed out: deadline was " + this.deadline);
        }
    }

通过查看getTimeToLiveInMillis方法的Call Hierarchy,可以看到被DataSourceUtils的applyTimeout所调用, 继续看applyTimeout的Call Hierarchy,可以看到有两处调用,一个是JdbcTemplate,一个是TransactionAwareInvocationHandler类,后者是只有TransactionAwareDataSourceProxy类调用,该类为DataSource的事务代理类,我们一般并不会用到。难道超时只能在这调用JdbcTemplate中生效?写代码亲测:

    
    <tx:advice id="txAdvice" transaction-manager="myTxManager">
        <tx:attributes>
            <tx:method name="openAccountForLongTimeWithoutJdbcTemplate" isolation="DEFAULT" propagation="REQUIRED" timeout="3"/>
        tx:attributes>
    tx:advice>
    public void openAccountForLongTimeWithoutJdbcTemplate(String aname, double money) {
        try {
            Thread.sleep(5000L);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        accountDao.queryAccountBalanceWithoutJdbcTemplate(aname);
    }
    public double queryAccountBalanceWithoutJdbcTemplate(String aname) {
           String sql = "select balance from account where aname = ?";
           PreparedStatement prepareStatement;
        try {
            prepareStatement = this.getConnection().prepareStatement(sql);
               prepareStatement.setString(1, aname);
               ResultSet executeQuery = prepareStatement.executeQuery();
               while(executeQuery.next()) {
                   return executeQuery.getDouble(1);
               }
        } catch (CannotGetJdbcConnectionException | SQLException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
        return 0;
    }

运行正常,事务超时失效

由上可见:Spring事务超时判断在通过JdbcTemplate的数据库操作时,所以如果超时后未有JdbcTemplate方法调用,则无法准确判断超时。另外也可以得知,如果通过Mybatis等操作数据库,Spring的事务超时是无效的。鉴于此,Spring的事务超时谨慎使用。

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四、 总结

JDBC规范中Connection 的setAutoCommit是原生控制手动事务的方法,但传播行为、异常回滚、连接管理等很多技术问题都需要开发者自己处理,而Spring事务通过AOP方式非常优雅的屏蔽了这些技术复杂度,使得事务管理变的异常简单。

但凡事有利弊,如果对实现机制理解不透彻,很容易掉坑里。最后总结下Spring事务的可能踩的坑:

1.  Spring事务未生效

  • 调用方法本身未正确配置事务
  • 本类方法直接调用
  • 数据库操作未通过Spring的DataSourceUtils获取Connection
  • 多线程调用

2.  Spring事务回滚失效

  • 未准确配置rollback-for属性
  • 异常类不属于RuntimeException与Error
  • 应用捕获了异常未抛出

3.  Spring事务超时不准确或失效

  • 超时发生在最后一次JdbcTemplate操作之后
  • 通过非JdbcTemplate操作数据库,例如Mybatis

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