譯者 | 胥磊
審校 | 梁策 孫淑娟
作為開發人員，我們習慣于通過在public方法上添加@Transactional 注解來實現事務管理。大多數情況下，把事務的啟動、提交或者回滾全部交給Spring框架操作非常便捷，但如果認為這就是事務管理的全部，那就有失偏頗了。
Spring的確可負責事務管理的所有底層實現細節，而且不管你用的是什么持久層框架，如Hibernate、MyBatis，即便是JDBC也都提供了統一的事務模型，確保數據訪問方式的變更不會影響到代碼實現層面。事務管理的良好封裝，一方面提升了開發效率，但同時也要注意到其降低了開發者了解底層原理的動機和意愿。捫心自問，我們真正了解在多線程環境中事務運行的機制嗎?例如在一個事務里面是否可以支持多個線程同時進行數據寫入?針對這個問題，網上很多論壇給出了確定的答案，但也不乏反饋@Transaction失效的聲音。
究其背后的根源是Spring實現事務通過ThreadLocal把事務和當前線程進行了綁定。ThreadLocal作為本地線程變量載體，保存了當前線程的變量，并確保所有變量是線程安全的。這些封閉隔離的變量中就包含了數據庫連接，Session管理的對象以及當前事務運行的其他必要信息，而開啟的新線程是獲取不到這些變量和對象的。不了解這些，事務內部冒然啟用多線程，受限于業務場景，大多數情況下是不會有問題的，但是作為嚴謹的開發萬不能忽視其潛在的風險。問題主要集中在兩個方面：一方面導致事務失效，看似是提高了處理效率，但是一旦有異常相關數據將不會回滾，就會破壞業務的完整性。另一方面還會增加死鎖的概率，無計劃的并發處理，增加資源爭搶的概率，其后果就是死鎖，產生的異常進一步破壞業務的完整性，得不償失。
難道就沒有提升事務內處理性能的方法了?非也!雖然不能通過事務內，發起多線程處理。我們可以通過合理分塊后，再啟用多線程處理，通過類似分布式事務方式達到異曲同工的效果。
假設我們要并行處理一個大的對象列表，然后將它們存儲到數據庫中。我們先將這些對象分組，將每個塊傳遞給不同線程分別去調用加了事務的處理方法，最后將每個線程中處理的結果收集匯總。這樣通過事務的傳播機制既確保了業務的完整性，也通過并行處理提升了處理效率。下面通過具體的示例，逐步演示如何實現。
第一步：定義一個負責對象處理邏輯的服務接口。
/**
* Service interface defining the contract for object identifiers processing
*/
public interface ProcessingService {
/**
* Processes the list of objects identified by id and returns a an identifiers
* list of the successfully processed objects
*
* @param objectIds List of object identifiers
*
* @return identifiers list of the successfully processed objects
*/
List processObjects(List objectIds);
}
第二步：針對上述對象處理的接口的一個簡單實現。
/**
* Service implementation for database related ids processing
*/
@Service("ProcessingDBService")
public class ProcessingDBService implements ProcessingService {
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(MethodHandles.lookup().lookupClass());
@Transactional
@Override
public List processObjects(List objectIds) {
// Process and save to DB
logger.info("Running in thread " + Thread.currentThread().getName() + " with object ids " + objectIds.toString());
return objectIds.stream().collect(Collectors.toList());
}
}
第三步：也是最核心的一步，通過分塊然后進行并行處理。當然為了保持代碼的整潔性和隔離性，我們將在后續具體實現中使用Decorator修飾模式。
/**
* Service implementation for parallel chunk processing
*/
@Service
@Primary
@ConditionalOnProperty(prefix = "service", name = "parallel", havingValue = "true")
public class ProcessingServiceParallelRunDecorator implements ProcessingService {
private ProcessingService delegate;
public ProcessingServiceParallelRunDecorator(ProcessingService delegate) {
this.delegate = delegate;
}
/**
* In a real scenario it should be an external configuration
*/
private int batchSize = 10;
@Override
public List<Integer> processObjects(List objectIds) {
List<List<Integer>> chuncks = getBatches(objectIds, batchSize);
List<List<Integer>> processedObjectIds = chuncks.parallelStream().map(delegate::processObjects)
.collect(Collectors.toList());
return flatList(processedObjectIds);
}
private List> getBatches(List collection, int batchSize) {
return IntStream.iterate(0, i -> i < collection.size(), i -> i + batchSize)
.mapToObj(i -> collection.subList(i, Math.min(i + batchSize, collection.size())))
.collect(Collectors.toList());
}
private List flatList(List> listOfLists) {
return listOfLists.stream().collect(ArrayList::new, List::addAll, List::addAll);
}
最后，我們通過一個簡單的單元測試驗證一下執行的結果。
private List> getBatches(List collection, int batchSize) {
return IntStream.iterate(0, i -> i < collection.size(), i -> i + batchSize)
.mapToObj(i -> collection.subList(i, Math.min(i + batchSize, collection.size())))
.collect(Collectors.toList());
}
private List flatList(List> listOfLists) {
return listOfLists.stream().collect(ArrayList::new, List::addAll, List::addAll);
}
}
通過輸出日志，我們看到如下的執行結果：
ProcessingDBService: Running in thread ForkJoinPool.commonPool-worker-3 with object ids [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
ProcessingDBService: Running in thread main with object ids [11, 12]
執行結果也是符合預期目標的。List對象分組后，除了主線程又通過ForkJoin啟動另外線程進行并行處理。ProcessingServiceParallelRunDecorator 的parallelStream().map的并行處理提升了處理性能，而ProcessingDBService中processObjects這個public方法上@Transactional的注解保證了業務完整性，問題得以完美解決。
譯者介紹
胥磊，51CTO社區編輯，某頭部電商技術副總監，關注Java后端開發，技術管理，架構優化，分布式開發等領域。
原文標題：??Multi-Threading and Spring Transactions??，作者：Daniela Kolarova
