分布式事务_DTP模型和JTA分布式事务
DTP模型
DTP(Distributed Transaction Processing)分布式事务模型。
什么是分布式事务DTP模型?
AP:应用程序,例如订单服务、库存服务
RM:资源管理器可以把理解为一个数据库(mysql)AP通过RM对资源进行控制。资源必须实现XA定义的接口。
TM:事务管理器负责分配事务唯一标识,监控事务的执行进度,并负责事务的提交,回滚等。
分布式通信协议XA规范
在DTP分布式事务模型中,XA规范除了定义的RM-TM交互的接口,即TM与数据库之间的接口规范,TM用它来通知数据库事务的开始、结束以及提交回滚等。而XA接口函数由数据库厂商提供(例如:mysql,oracle)
第一步:AP创建了RM1,RM2的JDBC连接。
第二步:AP通知生成全局事物ID,并把RM1,RM2注册到全局事务ID
第三步:执行二阶段协议中的第一阶段prepare
第四步:根据第一阶段中的prepare请求,决定整体提交或回滚。
JTA分布式事务
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。
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)。
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。
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
1、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。
2、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:Atomikos。