Spring事务专题之八、实战篇:手把手带你实现事务消息!
2、讨论一下消息投递的5种方式
2.1、业务场景
电商中有这样的一个场景:商品下单之后,需给用户送积分,订单表和积分表分别在不同的db中,涉及到分布式事务的问题。
我们通过可靠消息来解决这个问题:
- 商品下单成功之后送积分的操作,我们使用mq来实现
- 商品下单成功之后,投递一条消息到mq,积分系统消费消息,给用户增加积分
我们主要讨论一下,商品下单及投递消息到mq的操作,如何实现?每种方式优缺点?
2.2、方式一
过程
- step1:开启本地事务
- step2:生成购物订单
- step3:投递消息到mq
- step4:提交本地事务
这种方式是将发送消息放在了事务提交之前。
可能存在的问题
- step3发生异常:导致step4失败,商品下单失败,直接影响到商品下单业务
- step4发生异常,其他step成功:商品下单失败,消息投递成功,给用户增加了积分
2.3、方式二
下面我们换种方式,我们将发送消息放到事务之后进行。
过程
- step1:开启本地事务
- step2:生成购物订单
- step3:提交本地事务
- step4:投递消息到mq
可能会出现的问题
step4发生异常,其他step成功:导致商品下单成功,投递消息失败,用户未增加积分
上面两种是比较常见的做法,也是最容易出错的。
2.4、方式三
- step1:开启本地事务
- step2:生成购物订单
- step3:本地库中插入一条需要发送消息的记录t_msg_record
- step3:提交本地事务
- step5:新增一个定时器,轮询t_msg_record,将待发送的记录投递到mq中
这种方式借助了数据库的事务,业务和消息记录作为了一个原子操作,业务成功之后,消息日志必定是存在的。解决了前两种方式遇到的问题。如果我们的业务系统比较单一,可以采用这种方式。
对于微服务化的情况,上面这种方式不是太好,每个服务都需要上面的操作;也不利于扩展。
2.5、方式四
增加一个消息服务及消息库,负责消息的落库、将消息发送投递到mq。
- step1:开启本地事务
- step2:生成购物订单
- step3:当前事务库插入一条日志:生成一个唯一的业务id(msg_order_id),将msg_order_id和订单关联起来保存到当前事务所在的库中
- step4:调用消息服务:携带msg_order_id,将消息先落地入库,此时消息的状态为待发送状态,返回消息id(msg_id)
- step5:提交本地事务
- step6:如果上面都成功,调用消息服务,将消息投递到mq中;如果上面有失败的情况,则调用消息服务取消消息的发送
能想到上面这种方式,已经算是有很大进步了,我们继续分析一下可能存在的问题:
- 系统中增加了一个消息服务,商品下单操作依赖于该服务,业务对该服务依赖性比较高,当消息服务不可用时,整个业务将不可用。
- 若step6失败,消息将处于待发送状态,此时业务方需要提供一个回查接口(通过msg_order_id查询),验证业务是否执行成功;消息服务需新增一个定时任务,对于状态为待发送状态的消息做补偿处理,检查一下业务是否处理成功;从而确定消息是投递还是取消发送
- step4依赖于消息服务,如果消息服务性能不佳,会导致当前业务的事务提交时间延长,容易产生死锁,并导致并发性能降低。我们通常是比较忌讳在事务中做远程调用处理的,远程调用的性能和时间往往不可控,会导致当前事务变为一个大事务,从而引发其他故障。
2.6、方式五
在以上方式中,我们继续改进,进而出现了更好的一种方式:
- step1:生成一个全局唯一业务消息id(bus_msg_id),调用消息服务,携带bus_msg_id,将消息先落地入库,此时消息的状态为待发送状态,返回消息id(msg_id)
- step2:开启本地事务
- step3:生成购物订单
- step4:当前事务库插入一条日志(将step3中的业务和bus_msg_id关联起来)
- step5:提交本地事务
- step6:分2种情况:如果上面都成功,调用消息服务,将消息投递到mq中;如果上面有失败的情况,则调用消息服务取消消息的发送
若step6失败,消息将处于待发送状态,此时业务方需要提供一个回查接口(通过bus_msg_id查询),验证业务是否执行成功;
消息服务需新增一个定时任务,对于状态为待发送状态的消息做补偿处理,检查一下业务是否处理成功;从而确定消息是投递还是取消发送。
方式五和方式四对比,比较好的一个地方:将调用消息服务,消息落地操作,放在了事务之外进行,这点小的改进其实算是一个非常好的优化,减少了本地事务的执行时间,从而可以提升并发量,阿里有个消息中间件RocketMQ就支持方式5这种,大家可以去用用。
下面我们通过代码来实现方式4。
3、方式4代码实现
3.1、准备数据库
3张表:
t_user:业务库中的用户表,一会用来模拟用户注册,注册成功之后投递消息。
t_msg_order:消息订单表,这个表放在业务库中,业务操作中若需要发送消息,则在业务操作的事务中同时向t_msg_order表插入一条数据,若业务操作成功,那么t_msg_order表肯定也会成功插入一条数据,发送消息的时候携带上t_msg_order的id,消息服务可以通过这个id去业务库回查t_msg_order中的记录,如果记录存在,则说明业务操作成功了。
t_msg:消息表,所有发送的消息信息放在这个表中,主要字段有:消息内容,msg_order_id:来源于t_msg_order表的id
DROP DATABASE IF EXISTS javacode2018;
CREATE DATABASE if NOT EXISTS javacode2018;
USE javacode2018;
DROP TABLE IF EXISTS t_user;
CREATE TABLE t_user(
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
name VARCHAR(256) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '姓名'
);
DROP TABLE IF EXISTS t_msg;
CREATE TABLE t_msg(
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
msg VARCHAR(256) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '消息内容,可以json格式的数据',
msg_order_id BIGINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '消息订单id',
status SMALLINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '消息状态,0:待投递,1:已发送,2:取消发送'
) COMMENT '消息表';
DROP TABLE IF EXISTS t_msg_order;
CREATE TABLE t_msg_order(
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
ref_type BIGINT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '关联业务类型',
ref_id VARCHAR(256) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '关联业务id(ref_type & ref_id 唯一)'
) COMMENT '消息订单表,放在业务库中';
alter table t_msg_order add UNIQUE INDEX idx1 (ref_type,ref_id);
3.2、关键java代码
配置类MainConfig11
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager;
import org.springframework.transaction.PlatformTransactionManager;
import org.springframework.transaction.annotation.EnableTransactionManagement;
import javax.sql.DataSource;
/**
* 公众号:路人甲Java,工作10年的前阿里P7分享Java、算法、数据库方面的技术干货!
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*/
@ComponentScan
@EnableTransactionManagement
public class MainConfig11 {
@Bean
public DataSource dataSource() {
org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource dataSource = new org.apache.tomcat.jdbc.pool.DataSource();
dataSource.setDriverClassName("com.mysql.jdbc.Driver");
dataSource.setUrl("jdbc:mysql://localhost:3306/javacode2018?characterEncoding=UTF-8");
dataSource.setUsername("root");
dataSource.setPassword("root123");
dataSource.setInitialSize(5);
return dataSource;
}
//定义一个jdbcTemplate
@Bean
public JdbcTemplate jdbcTemplate(DataSource dataSource) {
return new JdbcTemplate(dataSource);
}
//定义事务管理器transactionManager
@Bean
public PlatformTransactionManager transactionManager(DataSource dataSource) {
return new DataSourceTransactionManager(dataSource);
}
}
MsgModel
package com.javacode2018.tx.demo11;
import lombok.*;
/**
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*/
@Getter
@Setter
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
@ToString
public class MsgModel {
private Long id;
//消息内容
private String msg;
//消息订单id
private Long msg_order_id;
//消息状态,0:待投递,1:已发送,2:取消发送
private Integer status;
}
MsgOrderModel
package com.javacode2018.tx.demo11;
import lombok.*;
/**
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*/
@Getter
@Setter
@Builder
@NoArgsConstructor
@AllArgsConstructor
public class MsgOrderModel {
private Long id;
//关联业务类型
private Integer ref_type;
//关联业务id(ref_type & ref_id 唯一)
private String ref_id;
}
MsgOrderService
提供了对t_msg_order表的一些操作,2个方法,一个用来插入数据,一个用来查询。
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.BeanPropertyRowMapper;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
/**
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*/
@Component
public class MsgOrderService {
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
/**
* 插入消息订单
*
* @param ref_type
* @param ref_id
* @return
*/
@Transactional
public MsgOrderModel insert(Integer ref_type, String ref_id) {
MsgOrderModel msgOrderModel = MsgOrderModel.builder().ref_type(ref_type).ref_id(ref_id).build();
//插入消息
this.jdbcTemplate.update("insert into t_msg_order (ref_type,ref_id) values (?,?)",
ref_type,
ref_id
);
//获取消息订单id
msgOrderModel.setId(this.jdbcTemplate.queryForObject("SELECT LAST_INSERT_ID()", Long.class));
return msgOrderModel;
}
/**
* 根据消息id获取消息
*
* @param id
* @return
*/
public MsgOrderModel getById(Long id) {
List<MsgOrderModel> list = this.jdbcTemplate.query("select * from t_msg_order where id = ? limit 1", new BeanPropertyRowMapper<MsgOrderModel>(MsgOrderModel.class), id);
return Objects.nonNull(list) && !list.isEmpty() ? list.get(0) : null;
}
}
MsgService
消息服务,提供了对t_msg表的一些操作以及消息投递的一些方法
方法 | 说明 |
---|---|
addMsg | 添加消息,消息会落库,处于待发送状态 |
confirmSendMsg | 确定投递消息,事务成功后可以调用 |
cancelSendMsg | 取消投递消息,事务回滚可以调用 |
代码:
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.BeanPropertyRowMapper;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
import java.util.List;
import java.util.Objects;
/**
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*/
@Component
public class MsgService {
//添加一条消息(独立的事务中执行)
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public Long addMsg(String msg, Long msg_order_id, boolean isSend) {
MsgModel msgModel = MsgModel.builder().msg(msg).msg_order_id(msg_order_id).status(0).build();
//先插入消息
Long msg_id = this.insert(msgModel).getId();
if (isSend) {
//如果需要投递,则调用投递的方法
this.confirmSendMsg(msg_id);
}
return msg_id;
}
/**
* 确认消息投递(不需要事务)
*
* @param msg_id 消息id
*/
@Transactional(propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
public void confirmSendMsg(Long msg_id) {
MsgModel msgModel = this.getById(msg_id);
//向mq中投递消息
System.out.println(String.format("投递消息:%s", msgModel));
//将消息状态置为已投递
this.updateStatus(msg_id, 1);
}
/**
* 取消消息投递(不需要事务)
*
* @param msg_id 消息id
*/
@Transactional(propagation = Propagation.NOT_SUPPORTED)
public void cancelSendMsg(Long msg_id) {
MsgModel msgModel = this.getById(msg_id);
System.out.println(String.format("取消投递消息:%s", msgModel));
//将消息状态置为取消投递
this.updateStatus(msg_id, 2);
}
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
/**
* 插入消息
*
* @param msgModel
* @return
*/
private MsgModel insert(MsgModel msgModel) {
//插入消息
this.jdbcTemplate.update("insert into t_msg (msg,msg_order_id,status) values (?,?,?)",
msgModel.getMsg(),
msgModel.getMsg_order_id(),
msgModel.getStatus());
//获取消息id
msgModel.setId(this.jdbcTemplate.queryForObject("SELECT LAST_INSERT_ID()", Long.class));
System.out.println("插入消息:" + msgModel);
return msgModel;
}
/**
* 根据消息id获取消息
*
* @param id
* @return
*/
private MsgModel getById(Long id) {
List<MsgModel> list = this.jdbcTemplate.query("select * from t_msg where id = ? limit 1", new BeanPropertyRowMapper<MsgModel>(MsgModel.class), id);
return Objects.nonNull(list) && !list.isEmpty() ? list.get(0) : null;
}
/**
* 更新消息状态
*
* @param id
* @param status
*/
private void updateStatus(long id, int status) {
this.jdbcTemplate.update("update t_msg set status = ? where id = ?", status, id);
}
}
消息投递器MsgSender
消息投递器,给业务方使用,内部只有一个方法,用来发送消息。
若上下文没有事务,则消息落地之后立即投递;若存在事务,则消息投递分为2步走:消息先落地,事务执行完毕之后再确定是否投递,用到了事务扩展点:TransactionSynchronization,事务执行完毕之后会回调TransactionSynchronization接口中的afterCompletion方法,在这个方法中确定是否投递消息。对事务扩展点TransactionSynchronization不熟悉的建议先看一下这篇文章:Spring系列第47篇:spring事务源码解析
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronization;
import org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationAdapter;
import org.springframework.transaction.support.TransactionSynchronizationManager;
/**
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* 消息发送器,所有使用者调用send方法发送消息
*/
@Component
public class MsgSender {
@Autowired
private MsgOrderService msgOrderService;
@Autowired
private MsgService msgService;
//发送消息
public void send(String msg, int ref_type, String ref_id) {
MsgOrderModel msgOrderModel = this.msgOrderService.insert(ref_type, ref_id);
Long msg_order_id = msgOrderModel.getId();
//TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive 可以用来判断事务同步是否开启了
boolean isSynchronizationActive = TransactionSynchronizationManager.isSynchronizationActive();
/**
* 若事务同步开启了,那么可以在事务同步中添加事务扩展点,则先插入消息,暂不发送,则在事务扩展点中添加回调
* 事务结束之后会自动回调扩展点TransactionSynchronizationAdapter的afterCompletion()方法
* 咱们在这个方法中确定是否投递消息
*/
if (isSynchronizationActive) {
final Long msg_id = this.msgService.addMsg(msg, msg_order_id, false);
TransactionSynchronizationManager.registerSynchronization(new TransactionSynchronizationAdapter() {
@Override
public void afterCompletion(int status) {
//代码走到这里时,事务已经完成了(可能是回滚了、或者是提交了)
//看一下消息关联的订单是否存在,如果存在,说明事务是成功的,业务是执行成功的,那么投递消息
if (msgOrderService.getById(msg_order_id) != null) {
System.out.println(String.format("准备投递消息,{msg_id:%s}", msg_id));
//事务成功:投递消息
msgService.confirmSendMsg(msg_id);
} else {
System.out.println(String.format("准备取消投递消息,{msg_id:%s}", msg_id));
//事务是不:取消投递消息
msgService.cancelSendMsg(msg_id);
}
}
});
} else {
//无事务的,直接插入并投递消息
this.msgService.addMsg(msg, msg_order_id, true);
}
}
}
3.3、测试(3种场景)
3.3.1、场景1:业务成功,消息投递成功
UserService
下面的register方法是有事务的,内部会插入一条用户信息,然后会投递一条消息
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Propagation;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
/**
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*/
@Component
public class UserService {
@Autowired
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
//消息投递器
@Autowired
private MsgSender msgSender;
/**
* 模拟用户注册成功,顺便发送消息
*/
@Transactional
public void register(Long user_id, String user_name) {
//先插入用户
this.jdbcTemplate.update("insert into t_user(id,name) VALUES (?,?)", user_id, user_name);
System.out.println(String.format("用户注册:[user_id:%s,user_name:%s]", user_id, user_name));
//发送消息
String msg = String.format("[user_id:%s,user_name:%s]", user_id, user_name);
//调用投递器的send方法投递消息
this.msgSender.send(msg, 1, user_id.toString());
}
}
测试类
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import org.springframework.context.annotation.AnnotationConfigApplicationContext;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
/**
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*/
public class Demo11Test {
private AnnotationConfigApplicationContext context;
private UserService userService;
private JdbcTemplate jdbcTemplate;
@Before
public void before() {
this.context = new AnnotationConfigApplicationContext(MainConfig11.class);
userService = context.getBean(UserService.class);
this.jdbcTemplate = context.getBean("jdbcTemplate", JdbcTemplate.class);
jdbcTemplate.update("truncate table t_user");
jdbcTemplate.update("truncate table t_msg");
jdbcTemplate.update("truncate table t_msg_order");
}
@Test
public void test1() {
this.userService.register(1L, "路人");
}
}
运行输出
用户注册:[user_id:1,user_name:路人]
插入消息:MsgModel(id=1, msg=[user_id:1,user_name:路人], msg_order_id=1, status=0)
准备投递消息,{msg_id:1}
投递消息:MsgModel(id=1, msg=[user_id:1,user_name:路人], msg_order_id=1, status=0)
3.3.2、场景2:业务失败,消息取消投递
UserService中添加代码
手动抛出异常,让事务回滚。
/**
* 模拟用户注册失败,咱们通过弹出异常让事务回滚,结果也会导致消息发送被取消
*
* @param user_id
* @param user_name
*/
@Transactional
public void registerFail(Long user_id, String user_name) {
this.register(user_id, user_name);
throw new RuntimeException("故意失败!");
}
Demo11Test添加用例
@Test
public void test2() {
this.userService.registerFail(1L, "张三");
}
运行输出
弹出了异常,信息比较多,我们截了关键的部分,如下,可以看出事务被回滚了,消息被取消投递了。
用户注册:[user_id:1,user_name:张三]
插入消息:MsgModel(id=1, msg=[user_id:1,user_name:张三], msg_order_id=1, status=0)
准备取消投递消息,{msg_id:1}
取消投递消息:MsgModel(id=1, msg=[user_id:1,user_name:张三], msg_order_id=1, status=0)
java.lang.RuntimeException: 故意失败!
at com.javacode2018.tx.demo11.UserService.registerFail(UserService.java:44)
at com.javacode2018.tx.demo11.UserService$$FastClassBySpringCGLIB$$5dd21f5c.invoke(<generated>)
3.3.3、嵌套事务
事务发送是跟随当前所在的事务的,当前事务提交了,消息一定会被投递出去,当前事务是不,消息会被取消投递。
下面看嵌套事务的代码
UserService中添加代码
注意下面方法的事务传播行为是:REQUIRES_NEW,当前如果有事务,会重启一个事务。
//事务传播属性是REQUIRES_NEW,会在独立的事务中运行
@Transactional(propagation = Propagation.REQUIRES_NEW)
public void registerRequiresNew(Long user_id, String user_name) {
this.register(user_id, user_name);
}
添加一个类UserService1
package com.javacode2018.tx.demo11;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;
/**
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*/
@Component
public class UserService1 {
@Autowired
private UserService userService;
@Autowired
private MsgSender msgSender;
//嵌套事务案例
@Transactional
public void nested() {
this.msgSender.send("消息1", 2, "1");
//registerRequiresNew事务传播属性是REQUIRES_NEW:会在一个新事务中运行
this.userService.registerRequiresNew(1L, "张三");
//registerFail事务传播属性是默认的,会在当前事务中运行,registerFail弹出异常会导致当前事务回滚
this.userService.registerFail(2L, "李四");
}
}
nested 是外围方法,这个方法上有@Transactional,运行的时候会开启一个事务,内部3行代码:
@1:发送消息,会在当前事务中执行
@2:registerRequiresNew事务传播行为是REQUIRES_NEW,所以会重启一个事务
@3:registerFail事务传播行为是默认的REQUIRED,会参与到nested()开启的事务中运行,registerFail方法内部会抛出一个异常,最终会导致外部方法事务回滚。
上面方法需要投递3条消息,而@1和@3投递的消息由于事务回滚会导致消息被回滚,而@2在独立的事务中执行,@2的消息会投递成功,下面来看看执行结果,是不是和分析的一致。
Demo11Test添加用例
@Test
public void test3() {
UserService1 userService1 = this.context.getBean(UserService1.class);
userService1.nested();
}
运行输出
插入消息:MsgModel(id=1, msg=消息1, msg_order_id=1, status=0)
用户注册:[user_id:1,user_name:张三]
插入消息:MsgModel(id=2, msg=[user_id:1,user_name:张三], msg_order_id=2, status=0)
准备投递消息,{msg_id:2}
投递消息:MsgModel(id=2, msg=[user_id:1,user_name:张三], msg_order_id=2, status=0)
用户注册:[user_id:2,user_name:李四]
插入消息:MsgModel(id=3, msg=[user_id:2,user_name:李四], msg_order_id=3, status=0)
准备取消投递消息,{msg_id:1}
取消投递消息:MsgModel(id=1, msg=消息1, msg_order_id=1, status=0)
准备取消投递消息,{msg_id:3}
取消投递消息:MsgModel(id=3, msg=[user_id:2,user_name:李四], msg_order_id=3, status=0)
java.lang.RuntimeException: 故意失败!
at com.javacode2018.tx.demo11.UserService.registerFail(UserService.java:44)
大家细看一下结果,和分析的是一致的。
3.4、小结
事务消息分2步走,先落库,此时消息待投递,等到事务执行完毕之后,再确定是否投递,用到的关键技术点是事务扩展接口:TransactionSynchronization,事务执行完毕之后会自动回调接口中的afterCompletion方法。
遗留的一个问题:消息补偿操作
当事务消息刚落地,此时处于待投递状态,系统刚好down机了,此时系统恢复之后,需要有个定时器来处理这种消息,拿着消息中的msg_order_id去业务库查一下订单是否存在,如果存在,则投递消息,否则取消投递,这个留给大家去实现。
4、总结
好了,今天的内容就到此就讲完了,我们一块来总结回顾一下,你需要重点掌握的内容。
1、消息投递的5种方式的推演,要熟练掌握其优缺点
2、方式4中事务消息的代码实现,需要大家掌握
消息服务使用频率挺高的,通常作为系统中的基础服务使用,大家可以尝试一下开发一个独立的消息服务,提供给其他服务使用。
欢迎留言和我分享你的想法,如果有收获,也欢迎你把这篇文章分享给你的朋友,谢谢!
5、案例源码
git地址:
https://gitee.com/javacode2018/spring-series
本文案例对应源码:
spring-series\lesson-002-tx\src\main\java\com\javacode2018\tx\demo11
本博客所有系列案例代码以后都会放到这个上面,大家watch一下,可以持续关注动态。
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