手把手带领小伙伴们写一个分布式事务案例！

原创于 2022-07-13 10:14:45 发布 · 392 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java #学习 #分布式 #后端

本文详细解读了Seata分布式事务的AT模式原理，通过商品下单案例，一步步演示了如何配置和实现分布式事务，包括本地事务提交、回滚日志管理以及异步提交。适合理解分布式事务处理的朋友参考。

今天我就先来和小伙伴们分析下如何使用 seata 中的 at 模式来处理分布式事务。

1. AT 模式原理

整体上来说，AT 模式是两阶段提交协议的演变：

一阶段：业务数据和回滚日志记录在同一个本地事务中提交，释放本地锁和连接资源。
二阶段则分两种情况：2.1 提交异步化，非常快速地完成。2.2 回滚通过一阶段的回滚日志进行反向补偿。

大致上的逻辑就是上面这样，我们通过一个具体的案例来看看 AT 模式是如何工作的：

假设有一个业务表 product，如下：

现在我们想做如下一个更新操作：

update product set name = 'GTS' where name = 'TXC';

步骤如下：

一阶段：

解析 SQL：得到 SQL 的类型（UPDATE），表（product），条件（where name = 'TXC'）等相关的信息。
查询前镜像：根据解析得到的条件信息，生成查询语句，定位数据（查找到更新之前的数据）。
执行上面的更新 SQL。
查询后镜像：根据前镜像的结果，通过主键定位数据。
插入回滚日志：把前后镜像数据以及业务 SQL 相关的信息组成一条回滚日志记录，插入到 UNDO_LOG 表中。
提交前，向 TC 注册分支：申请 product 表中，主键值等于 1 的记录的全局锁。
本地事务提交：业务数据的更新和前面步骤中生成的 UNDO LOG 一并提交。
将本地事务提交的结果上报给 TC。

二阶段：

二阶段分两种情况，提交或者回滚。

先来看回滚步骤：

首先收到 TC 的分支回滚请求，开启一个本地事务，执行如下操作。
通过 XID 和 Branch ID 查找到相应的 UNDO LOG 记录（这条记录中保存了数据修改前后对应的镜像）。
数据校验：拿 UNDO LOG 中的后镜像与当前数据进行比较，如果有不同，说明数据被当前全局事务之外的动作做了修改。这种情况，需要根据配置策略来做处理。
根据 UNDO LOG 中的前镜像和业务 SQL 的相关信息生成并执行回滚的语句：update product set name = 'TXC' where id = 1;
提交本地事务。并把本地事务的执行结果（即分支事务回滚的结果）上报给 TC。

再来看提交步骤：

收到 TC 的分支提交请求，把请求放入一个异步任务的队列中，马上返回提交成功的结果给 TC。
异步任务阶段的分支提交请求将异步和批量地删除相应 UNDO LOG 记录。

大致上就是这样一个步骤，思路还是比较清晰的，就是当你要更新一条记录的时候，系统会先根据这条记录原本的内容生成一个回滚日志存入 undo log 表中，将来要回滚的话，就根据 undo log 中的记录去更新数据（反向补偿），将来要是不回滚的话，就删除 undo log 中的记录。

理论看着简单，代码怎么写？我们继续往下看。

2. AT 模式实践

2.1 案例介绍

我们这里举一个商品下单的案例，一共有五个服务，我来和大家稍微解释下：

eureka：这是服务注册中心。
account：这是账户服务，可以查询/修改用户的账户信息（主要是账户余额）。
order：这是订单服务，可以下订单。
storage：这是一个仓储服务，可以查询/修改商品的库存数量。
bussiness：这是业务，用户下单操作将在这里完成。

这个案例讲了一个什么事呢？

当用户想要下单的时候，调用了 bussiness 中的接口，bussiness 中的接口又调用了它自己的 service，在 service 中，首先开启了全局分布式事务，然后通过 feign 调用 storage 中的接口去扣库存，然后再通过 feign 调用 order 中的接口去创建订单（order 在创建订单的时候，不仅会创建订单，还会扣除用户账户的余额），在这个过程中，如果有任何一个环节出错了（余额不足、库存不足等导致的问题），就会触发整体的事务回滚。

本案例具体架构如下图：

这个案例就是一个典型的分布式事务问题，storage、order 以及 account 中的事务分属于不同的微服务，但是我们希望他们同时成功或者同时失败。

2.2 准备工作

我们先来把 Seata 服务端搭建起来。

Seata 下载地址：

Releases · seata/seata · GitHub

目前最新版本是 1.4.2，我们就使用最新版本来做。

这个工具在 Windows 或者 Linux 上部署差别不大，所以我这里就直接部署在 Windows 上了，方便一些。

我们首先下载 1.4.2 版本的 zip 压缩包，下载之后解压，然后在 conf 目录中配置两个地方：

首先配置 file.conf 文件

file.conf 中配置 TC 的存储模式，TC 的存储模式有三种：

file：适合单机模式，全局事务会话信息在内存中读写，并持久化本地文件 root.data，性能较高。
db：适合集群模式，全局事务会话信息通过 db 共享，相对性能差点。
redis：适合集群模式，全局事务会话信息通过 redis 共享，相对性能好点，但是要注意，redis 模式在 Seata-Server 1.3 及以上版本支持，性能较高，不过存在事务信息丢失的风险，所以需要开发者提前配置适合当前场景的 redis 持久化配置。

这里我们为了省事，配置为 file 模式，这样事务会话信息读写在内存中完成，持久化则写到本地 file，如下图：

如果配置 db 或者 redis 模式，大家记得填一下下面的相关信息。具体如下图：

题外话

注意，如果使用 db 模式，需要提前准备好数据库脚本，如下：

CREATE DATABASE /*!32312 IF NOT EXISTS*/`seata2` /*!40100 DEFAULT CHARACTER SET utf8mb4 COLLATE utf8mb4_0900_ai_ci */ /*!80016 DEFAULT ENCRYPTION='N' */;

USE `seata2`;

/*Table structure for table `branch_table` */

DROP TABLE IF EXISTS `branch_table`;

CREATE TABLE `branch_table` (
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(128) NOT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `resource_group_id` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `resource_id` varchar(256) DEFAULT NULL,
  `branch_type` varchar(8) DEFAULT NULL,
  `status` tinyint(4) DEFAULT NULL,
  `client_id` varchar(64) DEFAULT NULL,
  `application_data` varchar(2000) DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime(6) DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime(6) DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`branch_id`),
  KEY `idx_xid` (`xid`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `branch_table` */

/*Table structure for table `global_table` */

DROP TABLE IF EXISTS `global_table`;

CREATE TABLE `global_table` (
  `xid` varchar(128) NOT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `status` tinyint(4) NOT NULL,
  `application_id` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `transaction_service_group` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `transaction_name` varchar(128) DEFAULT NULL,
  `timeout` int(11) DEFAULT NULL,
  `begin_time` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `application_data` varchar(2000) DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`xid`),
  KEY `idx_gmt_modified_status` (`gmt_modified`,`status`),
  KEY `idx_transaction_id` (`transaction_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

/*Data for the table `global_table` */

/*Table structure for table `lock_table` */

DROP TABLE IF EXISTS `lock_table`;

CREATE TABLE `lock_table` (
  `row_key` varchar(128) NOT NULL,
  `xid` varchar(128) DEFAULT NULL,
  `transaction_id` bigint(20) DEFAULT NULL,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `resource_id` varchar(256) DEFAULT NULL,
  `table_name` varchar(32) DEFAULT NULL,
  `pk` varchar(36) DEFAULT NULL,
  `gmt_create` datetime DEFAULT NULL,
  `gmt_modified` datetime DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (`row_key`),
  KEY `idx_branch_id` (`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8;

另外还需要注意的是自己的数据库版本信息，改数据库连接的时候按照实际情况修改，Seata 针对 MySQL5.x 和 MySQL8.x 都提供了对应的数据库驱动（在 lib 目录下），我们只需要把驱动改好就行了。

再配置 registry.conf 文件

registry.conf 主要配置 Seata 的注册中心，我们这里采用大家比较熟悉的 Eureka，配置如下：

可以看到，支持的配置中心比较多，我们选择 Eureka，选好配置中心之后，记得修改配置中心相关的信息。

OK，现在就配置完成了，但是先别启动，还差一个 Eureka 注册中心。

2.3 工程搭建

首先我们创建一个名为 seata-at 的 maven 工程，作为我们的 parent 项目，微服务中的各个模块将在这个 maven 中创建。

搞过微服务的小伙伴应该知道 Spring Cloud 体系中有一个让人特别头疼的版本冲突问题，特别是用到一些比较有个性的组件的时候，这个版本冲突特别烦人。我们在 Spring Cloud 中整合 seata 的时候一样也是存在版本冲突问题，一个比较省事的解决办法是使用阿里云提供的 Spring Boot 构建地址，这个地址虽然不能使用目前最新版的 Spring Boot，但是却不存在版本冲突问题。松哥这里就采用这种方案。

eureka

eureka 的创建其实不牵涉版本问题，大家直接创建即可，引入 web 和 eureka server 依赖即可。

business

business 相当于我整个服务的入口，它里边需要用到 seata、feign，不过这里不用直接操作数据库。

创建方式如下，首先选择 Initializr Service URL 地址为 https://start.aliyun.com，如下图：

然后选择我们需要的依赖，如下：

order

接下来创建订单服务，订单服务也是基于 https://start.aliyun.com 地址来创建，相比于 business，订单服务中多了数据库操作依赖：

account

同 order 服务的创建，不再赘述。

storage

同 order 服务的创建，不再赘述。

最后创建好的工程结构如下：

2.4 工程配置

eureka

eureka 的配置比较简单，配置两个地方就行了：

application.properties

eureka.client.fetch-registry=false
eureka.client.register-with-eureka=false

server.port=8761

这个 eureka 不仅仅是我们一会微服务的注册地址，也是 seata-server 的注册地址，在 seata-server 的 registry.conf 配置文件中，eureka 的默认端口就是 8761，所以如果你这里不是 8761，那么记得修改一下 seata-server 的 registry.conf 配置文件。

启动类上加一个注解就完事：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaServer
public class EurekaApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(EurekaApplication.class, args);
    }

}

business

business 不用操作数据库，所以配置主要是两方面。

在 seata 的使用过程中，seata-server 相当于是一个协调者的角色，涉及到微服务的服务都需要注册到 seata-server 上，那么这里就涉及到两个配置文件，分别是 file.conf 和 regsitry.conf。

file.conf 主要配置了微服务和 seata-server 之间的一些通信信息啥的，这个文件比较长，小伙伴们文末下载项目源码直接拷贝即可。

registry.conf 则主要描述了一些注册信息，我们这里都是注册到 eureka，所以配置一下注册到 eureka 即可。这个配置文件大家到时候也是直接下载源码拷贝过去就行了。反正这两个配置基本上也都是模版化的，并不需要做过多的修改。

如果需要了解这两个配置文件的详细含义，可以参考这个文档：

Seata 参数配置

最后再来配置一下 business 的 application.properties：

server.port=1112
spring.application.name=business
eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:8761/eureka

spring.cloud.alibaba.seata.tx-service-group=my_test_tx_group

前面三行配置好说。第四行配置表示配置事务群组的名称为 my_test_tx_group，也就是 TC 的集群名为 my_test_tx_group，这个名字是在 file.conf 中配置的，这里根据 file.conf 中的配置情况去填写即可。

order

order 中的 file.conf 和 registry.conf 和 business 一致，不再赘述。这里就来看看它的 application.properties：

server.port=1113
spring.application.name=order
eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:8761/eureka

spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123
spring.datasource.url=jdbc:mysql:///order?serverTimezone=Asia/Shanghai&useSSL=false

spring.cloud.alibaba.seata.tx-service-group=my_test_tx_group

这个是具体的服务，所以要连接 order 数据库。

order 数据库脚本如下：

CREATE TABLE `order_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT '0',
  `money` int(11) DEFAULT '0',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

account

account 中的 file.conf 和 registry.conf 和 business 一致，不再赘述。这里就来看看它的 application.properties：

server.port=1111
spring.application.name=account
eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:8761/eureka

spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123
spring.datasource.url=jdbc:mysql:///account?serverTimezone=Asia/Shanghai&useSSL=false

spring.cloud.alibaba.seata.tx-service-group=my_test_tx_group

这个是具体的服务，所以要连接 account 数据库。

account 数据库脚本如下：

CREATE TABLE `account_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `money` int(11) DEFAULT '0',
  PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

storage

storage 中的 file.conf 和 registry.conf 和 business 一致，不再赘述。这里就来看看它的 application.properties：

server.port=1114
spring.application.name=storage
eureka.client.service-url.defaultZone=http://localhost:8761/eureka

spring.datasource.username=root
spring.datasource.password=123
spring.datasource.url=jdbc:mysql:///storage?serverTimezone=Asia/Shanghai&useSSL=false

spring.cloud.alibaba.seata.tx-service-group=my_test_tx_group

这个是具体的服务，所以要连接 storage 数据库。

storage 数据库脚本如下：

CREATE TABLE `storage_tbl` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `commodity_code` varchar(255) DEFAULT NULL,
  `count` int(11) DEFAULT '0',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `commodity_code` (`commodity_code`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

另外，由于在分布式事务操作的过程中，会涉及到一个 undo log 表，就是我们前面所说用来保存前后镜像的表，所以，以上三个库，再分别执行如下 SQL，各自添加一个 undo log 表。

CREATE TABLE `undo_log` (
  `id` bigint(20) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `branch_id` bigint(20) NOT NULL,
  `xid` varchar(100) NOT NULL,
  `context` varchar(128) NOT NULL,
  `rollback_info` longblob NOT NULL,
  `log_status` int(11) NOT NULL,
  `log_created` datetime NOT NULL,
  `log_modified` datetime NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `ux_undo_log` (`xid`,`branch_id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

2.5 模块开发

account

先来看看 account 模块的开发。

这个模块主要是提供扣款服务，如果扣款的时候没钱了，就抛出一个账户余额不足的异常。

具体操作如下：

首先创建 AccountMapper，为了省事，我这里就不创建 XML 文件了，直接用注解：

@Mapper
public interface AccountMapper {
    @Update("update account_tbl set money=money-#{money} where user_id=#{account}")
    int updateAccount(@Param("account") String account, @Param("money") Double money);

    @Select("select money from account_tbl where user_id=#{account}")
    Double getMoneyByAccount(String account);
}

这里两个方法，一个是扣款，还有一个是查询账户还剩多少钱。

再来看 AccountService：

@Service
public class AccountService {

    @Autowired
    AccountMapper accountMapper;

    public boolean deductAccount(String account, Double money) {
        accountMapper.updateAccount(account, money);
        Double m = accountMapper.getMoneyByAccount(account);
        if (m >= 0) {
            return true;
        }else{
            throw new RuntimeException("账户余额不足");
        }
    }
}

先去扣款，扣款完成后，再去查询账户余额，如果余额小于 0，就抛出异常。

最后再 AccountController 中调用这个 AccountService：

@RestController
public class AccountController {

    @Autowired
    AccountService accountService;

    @PostMapping("/deductAccount")
    public RespBean deductAccount(String account, Double money) {
        if (accountService.deductAccount(account, money)) {
            return RespBean.ok("扣款成功");
        }
        return RespBean.error("扣款失败");
    }
}

这块比较简单，没啥好说的。

order

再来看 order。order 这里就是下订单，下订单之前先扣款，扣款成功的话就添加一条订单记录。所以我们要在 order 服务中通过 OpenFeign 去调用 account 服务，先在启动类上开启 OpenFeign 的使用：

@SpringBootApplication
@EnableEurekaClient
@EnableFeignClients
public class OrderApplication {

    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(OrderApplication.class, args);
    }

}

接下来再定义一个 AccountFeign 用来调用 Account 服务：

@FeignClient("account")
public interface AccountFeign {
    @PostMapping("/deductAccount")
    RespBean deductAccount(@RequestParam("account") String account, @RequestParam("money") Double money);
}

再来看看 OrderService：

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    OrderMapper orderMapper;
    @Autowired
    AccountFeign accountFeign;

    public boolean createOrder(String account, String productId, Integer count) {
        //扣款，每件商品 100 块钱
        RespBean respBean = accountFeign.deductAccount(account, count * 100.0);
        int order = orderMapper.createOrder(account, productId, count);
        return order == 1 && respBean.getStatus() == 200;
    }
}

商品价格这里直接硬编码，每件商品 100 块钱，先扣款，扣款成功后添加一条订单记录。

最后在 Controller 中调用这个 OrderService：

@RestController
public class OrderController {
    @Autowired
    OrderService orderService;

    @PostMapping("/createOrder")
    public RespBean createOrder(@RequestParam("acount") String account, @RequestParam("count") Integer count, @RequestParam("productId") String productId) {
        if (orderService.createOrder(account, productId, count)) {
            return RespBean.ok("下单成功");
        }
        return RespBean.error("下单失败");
    }
}

storage

再来看 storage 模块，这个就是扣库存的，如下：

@RestController
public class StorageController {

    @Autowired
    StorageService storageService;

    @PostMapping("/deduct")
    public RespBean deduct(@RequestParam("productId") String productId, @RequestParam("count") Integer count) {
        if (storageService.deduct(productId, count)) {
            return RespBean.ok("扣库存成功");
        }
        return RespBean.error("扣库存失败");
    }
}
@Service
public class StorageService {
    @Autowired
    StorageMapper storageMapper;
    public boolean deduct(String productId, Integer count) {
        int deduct = storageMapper.deduct(productId, count);
        int c = storageMapper.getCountByProductId(productId);
        if (c >= 0) {
            return true;
        }
        throw new RuntimeException("库存不足，扣库存失败");
    }
}

扣完库存后检查一下，如果库存总数小于 0，说明库存不足，此时直接抛出异常即可。

business

business 是整个服务的入口，在 business 中调用 order 和 storage 两个服务，并且在 business 中开启全局事务，如果以上三个服务中，有任何一个服务抛出异常，都会导致全局事务回滚，我们来看下 business 中的代码：

@RestController
public class BusinessController {

    @Autowired
    BusinessService businessService;

    @GetMapping("/order")
    public RespBean order(String account, Integer count, String productId) {
        try {
            businessService.purchase(account, count, productId);
            return RespBean.ok("下单成功");
        } catch (Exception e) {
            return RespBean.error(e.getMessage());
        }

    }
}
@Service
public class BusinessService {

    @Autowired
    StorageFeignClient storageFeignClient;
    @Autowired
    OrderFeignClient orderFeignClient;


    @GlobalTransactional
    public void purchase(String account, Integer count, String productId) {
        storageFeignClient.deduce(productId, count);
        orderFeignClient.createOrder(account, count, productId);
    }
}
@FeignClient("order")
public interface OrderFeignClient {
    @PostMapping("/createOrder")
    RespBean createOrder(@RequestParam("acount") String account, @RequestParam("count") Integer count, @RequestParam("productId") String productId);
}
@FeignClient("storage")
public interface StorageFeignClient {
    @PostMapping("/deduct")
    RespBean deduce(@RequestParam("productId") String productId, @RequestParam("count") Integer count);
}

大家注意，seata 中的 at 模式，在经过前面的配置之后，我们在后续使用的时候，现在的工作就非常简单了，只需要在目标方法上添加一个 @GlobalTransactional 注解即可，就是这么 easy。

common

最后我们再提供一个公共模块，这个公共模块被其他所有业务模块所所依赖，在公共模块中我们来处理全局异常：

@RestControllerAdvice
public class GlobalException {
    @ExceptionHandler(RuntimeException.class)
    @ResponseStatus(HttpStatus.INTERNAL_SERVER_ERROR)
    public RespBean runtimeException(RuntimeException e) {
        return RespBean.error(e.getMessage());
    }
}