(二十七)舞动手指速写一个Seata-XA框架解决棘手的分布式事务问题-阿里云开发者社区

引言

相信大家对于事务问题都不陌生，在之前《MySQL事务篇》中曾详解过MySQL的事务机制，在传统的单库环境下开发，咱们可依赖于MySQL所提供的事务机制，来确保单个事务内的一组操作，要么全部执行成功，要么全部执行失败。

例如一个下单业务中，假设由「扣减库存、新增订单」两个操作组成，在单库中通过MySQL提供的事务机制，能够确保该事务中任意操作执行出现问题时，另一个操作变更的数据可以回滚，从而确保整库数据的一致性，避免产生库存扣了，但订单却未增加的情况出现。

在传统的单体架构中做单库开发，数据的一致性可以通过InnoDB事务机制来保障，但当项目换到分布式架构的环境时，或者当项目换到分库分表的环境时，答案亦是如此吗？并非如此，在分布式环境下，由于每个库都维护着自己的事务机制，相互之间无法感知对方的事务，因此就会出现分布式事务问题，这也是分布式系统中头疼多年的一个棘手问题！

本章的核心则是讲清楚分布式事务问题，以及该如何去解决这种棘手问题，但实际目前对于分布式事务的解决方案已经十分成熟了，即Spring Cloud Alibaba中的Seata框架，以及更早期的GTS、LCN、 Atomikos、RocketMQ、Sharding-Sphere...等框架都能够很好的解决分布式事务问题。

也正由于分布式事务问题的解决方案已经比较完善，基本上一个注解、几行代码、几行配置的事情，就能够轻松解决分布式事务问题，因此本章并非单纯去讲述这些框架的基本使用，而是从另一个角度来思考分布式事务问题，即假设没有这些成熟的解决问题，咱们遇到这个问题时又该如何处理呢？接下来会与大家一起，手把手的自己编写一个分布式事务框架。

因为涉及到了分布式事务框架的手写，可能内容会比较偏向于底层原理的分享，我会尽量在把这些内容写的简单一点，同时对于每个核心段落也会画图示例，但本身这个题材就比较硬核，因此想要彻底读懂这章，最好具备如下基础：

分布式知识储备：主要是指SpringCloud微服务与RPC远程调用的基本使用。
网络知识储备：主要是指Netty框架的使用、序列化知识、P2P网络通信的原理。
Spring相关的知识储备：主要是Transactional事务机制原理、AOP切面使用。
Java-JUC并发编程的知识储备：主要是ThreadLocal、Condition、Lock、线程池技术。
其他的知识储备：主要是指自定义注解式开发、Maven打包技术、MySQL事务原理。

如若大家不具备上述基础，实则也无需担心，通篇读下来应该大致原理也能够弄懂，本章要做的是让诸位知其然并知其所以然，对技术不要停留在单纯的使用层面，而应该适当性的去参悟底层的实现原理，这才是大家与其他开发者拉开差距的核心竞争力。

因为个人还并未阅读过Seata框架的源码，因此本章是之前在阅读LCN这个老牌分布式事务框架仿写的，所以很多实现是借鉴于LCN的部分实现，但LCN和Seata-AT模式大致相同，因此诸位也可将本篇当做Seata-AT模式的原理篇来阅读，在本章末尾也会提供源码实现。最后，如若你对于手写框架系列的内容感兴趣，那也可以看看之前曾发布过的《手写SpringMVC框架》这篇文章。

一、何谓分布式事务问题？

首先来聊聊啥是分布式事务问题，因为现在的分布式/微服务系统开发中，基本上每个核心服务都会具备自己的独享库，也就是垂直分库的模式，以前面的例子来说，订单服务有订单DB，库存服务有库存DB，每个服务之间的数据库都是独立的。此时先回顾原本单库环境中解决事务问题的方式，如下：

// 下单服务
@Transactional
public void placeAnOrder(){
   
   
    // 调用扣减库存的方法
    inventoryService.minusInventory();
    // 调用增加订单的方法
    orderService.insertOrder();
}

一个下单业务的伪代码如上，会先调用「扣减库存」的方法，接着再调用「新增订单」的方法，为了确保下单这组操作的数据一致性，通常会在方法上加一个@Transactional注解，这样就会将事务托管给Spring来负责，如下：

在该方法执行时，Spring会首先向数据库发送一条begin开启事务的命令。
如果执行过程中出现异常，Spring会向数据库发送一条rollback回滚事务的命令。
如果执行一切正常，Spring会向数据库发送一条commit提交事务的命令。

Spring注解式事务的逻辑图如下：

这种事务管理机制，在单体架构中显然十分好用，但放到分布式环境中，情况则不同，如下：

由于分布式系统都会根据业务去拆分子系统/子服务，因此不同业务之间只能通过RPC的方式，远程调用对方所提供的API接口，假设这里在库存服务本地的「扣减库存」方法上加一个@Transactional注解，同时在订单服务本地的「新增订单」方法也加一个@Transactional注解，Spring内部的处理逻辑如下：

下单业务远程调用「减库存」接口时，Spring会先向库存DB发送一个begin命令开启事务。
当扣减库存的业务执行完成后，Spring会直接向库存DB发送一个commit命令提交事务。
下单业务调用本地的「新增订单」方法时，Spring又会向订单DB发送begin命令开启事务。
当新增订单执行出现异常时，Spring会向订单DB发送一个rollback命令回滚事务。

此时分析如上场景，下单业务理论上应该属于同一个事务，但之前《MySQL事务篇》聊到过，InnoDB的事务机制是基于Undo-log日志实现的，那么减库存产生的回滚记录会记录到库存DB的Undo-log中，而新增订单产生的回滚记录则会记录到订单DB的Undo-log中，此时由于服务不同、库不同，因此相互之间无法感知到对方的事务。

当后续「新增订单」的操作执行出现异常，Spring框架发送的rollback命令，就只能根据订单DB中的回滚记录去还原数据，此时前面扣减过的库存数据就无法回滚，因此导致了整体数据出现了不一致性。

1.1、分布式事务问题演示

前面简单讲述了分布式事务问题，但这样讲起来似乎有些令人费脑，那接下来直接上个案例，实际感受一下分布式事务造成的数据不一致问题，这里基于SpringCloud快速搭建了一个微服务项目，为了节省篇幅就不带着诸位一起走简单的搭建流程了，完整的源码地址会在最后给出，其中有订单、库存两个子服务，库存服务提供了一个减库存的接口，如下：

@RestController
@RequestMapping("/inventory")
public class InventoryAPI {
   
   

    // 注入本地的InventoryService
    @Autowired
    private InventoryService inventoryService;

    @RequestMapping("/minusInventory")
    public String minusInventory(Inventory inventory) {
   
   
        // 根据传入的商品ID先查询库存
        Inventory inventoryResult =
            inventoryService.selectByPrimaryKey(inventory.getInventoryId());

        // 如果库存不足则返回相应提示
        if (inventoryResult.getShopCount() <= 0) {
   
   
            return "库存不足，请联系卖家....";
        }

        // 如果商品还有剩余库存则对库存减一，接着修改数据库中的库存数量
        inventoryResult.setShopCount(inventoryResult.getShopCount() - 1);
        int n = inventoryService.updateByPrimaryKeySelective(inventoryResult);
        System.out.println("库存信息：" + inventoryResult.toString());

        // 扣减库存成功后，向客户端返回对应的提示
        if (n > 0) {
   
   
            return "端口：" + port + ",库存扣减成功！！！";
        }
        return "端口：" + port + ",库存扣减失败！！！";
    }
}

// 库存服务本地的InventoryService实现类
@Service
public class InventoryServiceImpl implements InventoryService {
   
   

    // 减库存会调用的修改方法，在上面添加了@Transactional注解
    @Override
    @Transactional
    public Integer updateByPrimaryKeySelective(Inventory record) {
   
   
        int i = inventoryMapper.updateByPrimaryKeySelective(record);
        return i;
    }
}

而订单服务中提供了一个下单接口，如下：

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderAPI {
   
   

    // 注入本地的OrderService
    @Autowired
    private OrderService orderService;

    // 库存服务的远程调用地址
    private static final String URL_PREFIX =
        "http://localhost:8002/inventory/minusInventory";

    // 负责远程调用的RestTemplate
    @Autowired
    private RestTemplate restTemplate;

    // 下单接口
    @RequestMapping("/placeAnOrder")
    public String placeAnOrder(){
   
   
        // 随便指定一个商品的ID
        String inventoryId = "92b1162a-eb7a-4d72-9645-dea3fe03c8e2";
        // 然后通过HttpClient调用库存服务的减库存接口
        String result = HttpClient.get(URL_PREFIX +
                "/minusInventory?inventoryId=" + inventoryId);
        System.out.println("\n调用减库存接口后的响应结果：" + result + "\n");

        // 调用减库存接口成功后，向订单库中插入一笔订单记录
        String orderId = UUID.randomUUID().toString();
        Order order = new Order(orderId,"黄金竹子","8888.88",inventoryId);
        Integer n = orderService.insertSelective(order);
        System.out.println("\n\n\n" + n + "\n\n\n");

        return "下单调用成功，需要处理事物.....";
    }
}

// 订单服务本地的OrderService实现类
@Service
public class OrderServiceImpl implements OrderService {
   
   

    // 新增订单会调用的插入方法
    @Override
    @Transactional
    public Integer insertSelective(Order record) {
   
   
        // 刻意制造出一个异常
        int i = 100 / 0;
        return orderMapper.insertSelective(record);;
    }
}

要注意看，在orderService.insertSelective(order)插入订单数据的方法中，我们通过100/0手动制造了一个异常，以此来模拟出「扣减库存」执行成功、「新增订单」执行失败的场景，接着看看库存DB、订单DB中对应的库存表、订单表数据，如下：

很明显，目前订单表中还没有任何数据，而库存表中仅有一条测试数据，但要注意：这两张表分别位于db_inventory、db_order两个不同的库中，此时「黄金竹子」的库存数量为100，现在分别启动库存服务、订单服务来做简单模拟：

订单服务的下单接口：http://localhost:8001/order/placeAnOrder。

这里就直接用浏览器做测试，浏览器调用下单接口后，控制台的日志如下：

两个服务对应的数据库中的数据如下：

结果十分明显，此时对应商品的库存扣掉了，但由于新增订单时出现异常，所以订单却并未增加，最终造成了数据不一致问题，这也就是前面所说到的分布式事务问题，这也是分布式系统中，需要解决的一个棘手问题。

1.2、该如何解决分布式事务问题呢？

早年间分布式架构并不像如今这么主流，一般只有一些互联网大厂才会使用，因此相关的技术生态和解决方案，并不像那么成熟，而分布式事务问题，也成为了使用分布式架构不得不解决的棘手问题，在分布式事务问题被发现后，期间推出了各种各样的解决方案，但如今保留下来的主流方案共有四种：

①基于Best Efforts 1PC模式解决分布式事务问题。
②基于XA协议的2PC、3PC模式做全局事务控制。
③基于TTC方案做事务补偿。
④基于MQ实现事务的最终一致性。

但上述四种仅是方法论，也就是一些虚无缥缈的理论，想要使用时还得根据其概念去自己落地，但如今分布式/微服务生态已经十分成熟，所以也有很多现成的落地技术，早已能够解决分布式事务问题，如Seata、GTS、LCN、 Atomikos、RocketMQ、Sharding-Sphere...等框架，都提供了完善的分布式事务支持，目前较为主流的是引入Seata框架解决，其内部提供了AT、TCC、XA、Seaga-XA四种模式，主推的是AT模式，使用起来也较为简单，大体步骤如下：

①引入相关的Maven依赖。
②修改相关的配置文件。
③在需要保障分布式事务的方法上加一个@GlobalTransactional注解。

经过上述三步后，就能够轻松解决早期困扰大厂多年的分布式事务问题，是不是尤为轻松？其他的分布式事务框架使用步骤也相差无几，引入依赖、修改配置、加一个注解即可。

二、手写分布式事务框架的思路分析

前面对分布式事务问题的描述讲了一大堆，但真正要解决对应问题时，似乎仅靠一个注解就够了，这这这......，到底是怎么解决的呢？相信诸多使用Seata或其他分布式事务框架的小伙伴，心中难免都会产生这个疑惑。OK，咱们先假设现在没有这些成熟的分布式事务框架，如果自己要解决分布式事务问题，又该如何去实现呢？那么接下来就重点说说这块，真正让大家做到知其然并知其所以然！

不过做任何事情得先有规划，没有提前做好准备与计划，任何事一般都不会有太好的结果，因此先分析一下手写分布式事务框架的思路，把思路捋清楚之后，接着再去编写对应的代码实现。

前面讲的分布式事务问题，本质原因在于Spring是依靠数据库自身的事务机制来保障数据一致性的，而两个服务对应着两个库，两个库各自都维护着自己的事务机制，同时无法感知对方的事务状况，最终造成库存服务先提交了事务，而订单服务后回滚事务的情况出现。

所以想要自己解决分布式事务问题，首先就不能依靠MySQL自身的事务机制来解决问题，对于事务的管理必须要是全局性质的，也就是需要引入一个第三方来进行全局事务管理，而管理事务的这个角色，我们将其称之为事务管理者。

既然需要把事务交给第三者管理，那么每个参与全局事务的子服务，其事务的控制权必须要拿到，也就是不允许任何一个参与者私自提交或回滚事务，事务的控制权完全交给事务管理者，一组全局事务的结果到底是提交，还是回滚，这点全权由事务管理者决定。

到这里出现了两个角色：事务管理者、事务参与者，所谓的事务参与者，即代表参加一个全局事务的子服务，如前面的下单业务中，库存服务和订单服务，就可以理解成是两个事务参与者。

因为事务参与者要把自己的执行状态告知给管理者，同时管理者需要把事务的最终处理通知给每个参与者，所以管理者、参与者之间要能相互通信，所以等会儿会采用Netty网络框架，实现点对点对端通信。

但为了不影响业务，也就是减小代码的侵入性，对于事务参与者而言，改动的代码量越小越好，所以这里可以用Maven构建一个本地工程，在这个工程中提供一个全局事务注解，然后将该工程打成一个依赖包，其他需要使用分布式事务的子服务，直接在pom.xml中引入该依赖即可，涉及到分布式事务的方法，直接在业务方法上面加上注解。

OK，到这里分析出了大体步骤，大体的逻辑图如下：

有三个核心步骤：

①实现事务管理者，能够协调全局事务的参与者，等整个业务调用链执行结束后决定事务处理方案。
②实现事务参与者，能够向事务管理者中注册/加入全局事务、告知执行结果、接收最终处理方案。
③构建Maven工程打成依赖包，实现自定义注解，尽量对业务代码做到低入侵。

但上述仅是大体思路，下面来开始逐步实现各个步骤，每个步骤中的细节会慢慢展开。

三、手写分布式事务框架实战

将实现的大概思路弄清楚后，接着先来实现一下事务管理者，实现通过Netty搭建一个服务端，如果对于Netty还不熟悉的小伙伴，后续我会更新Netty框架的文章，这里可以套用Java-NIO的概念去理解，代码如下：

// 事务管理者的启动类
public class Main {
   
   
    public static void main(String[] args){
   
   
        // 这个是自定义的一个服务端
        NettyServer nettyServer = new NettyServer();
        // 为其绑定IP和端口号
        nettyServer.start("localhost", 8080);
        System.out.println("\n>>>>>>事务管理者启动成功<<<<<\n");
    }
}

// Netty服务端 - 事务管理者
public class NettyServer {
   
   
    // 启动类
    private ServerBootstrap bootstrap = new ServerBootstrap();
    // NIO事件循环组
    private NioEventLoopGroup nioEventLoopGroup = new NioEventLoopGroup();

    // 启动方法
    public void start(String host, int port) {
   
   
        try {
   
   
            // 调用下面的初始化方法
            init();
            // 绑定端口和IP
            bootstrap.bind(host, port).sync();
        } catch (Exception e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 初始化方法
    private void init(){
   
   
        bootstrap.group(nioEventLoopGroup)
                .channel(NioServerSocketChannel.class)
                // 添加一个自定义的处理器
                .childHandler(new ServerInitializer());
    }

    // 关闭方法
    public void close(){
   
   
        nioEventLoopGroup.shutdownGracefully();
        bootstrap.clone();
    }
}

到这里相对来说还比较简单，就是创建了一个服务端，然后绑定了一个IP和端口，最主要是上面NettyServer.init()方法，在里面添加了一个自定义的处理器，该处理器代码如下：

// NIO的通道处理器
public class ServerInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
   
   
    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
   
   
        // 设置编码器、解码器、处理器
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
        pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
        pipeline.addLast("handler", new NettyServerHandler());
    }
}

前面添加的是解码器和编码器，主要用于数据传输时的编解码工作，重点是要关注最后添加的这个处理器，这个处理器是自定义的，里面会编写处理分布式事务的核心逻辑，基础架构如下：

// 分布式事务的核心处理器
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
   
   

    private static ChannelGroup channelGroup =
            new DefaultChannelGroup(GlobalEventExecutor.INSTANCE);

    // 事务组中的事务状态列表
    private static Map<String, List<String>> transactionTypeMap = new ConcurrentHashMap<>();
    // 事务组是否已经接收到结束的标记
    private static Map<String, Boolean> isEndMap = new ConcurrentHashMap<>();
    // 事务组中应该有的事务个数
    private static Map<String, Integer> transactionCountMap = new ConcurrentHashMap<>();

    // 把整个Channel加入到channelGroup中
    @Override
    public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
   
   
        Channel channel = ctx.channel();
        channelGroup.add(channel);
    }

    /***
     * 这里是待会儿实现分布式事务的核心
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
   
   
        // 等会儿逐步实现
    }

    // 向客户端（事务参与者）发送最终处理结果的方法
    private void sendResult(JSONObject result){
   
   
        System.out.println("事务最终处理结果：" + result.toJSONString());
        for (Channel channel : channelGroup){
   
   
            channel.writeAndFlush(result.toJSONString());
        }
    }
}

在这个处理器类中，主要是四个地方需要理解，即里面的三个容器，两个方法：

transactionTypeMap：记录一个事务组中，所有子事务的执行状态。
isEndMap：记录一个事务组，当前所有的子事务是否已抵达。
transactionCountMap：记录一个事务组，应该由多少个子事务组成。
handlerAdded()：事务管理者的核心方法，所有来自客户端的消息都会被该方法监听到。
sendResult()：这个方法会在一组事务全部执行完成后，用来给参与者返回处理结果使用。

OK，这里其实并非涉及到任何全局事务的处理，只是基于Netty搭建了一个服务端结构，后续会一点点去展开实现，这样也能够更便于诸位理解，接着再准备着手实现事务参与者。

3.1、事务参与者的实现过程

前面说过，所谓的事务参与者其实就是指每个业务子服务，所以按理来说，事务参与者的代码实现应该放到库存服务、订单服务中，但这样会对业务服务的造成较高的代码侵入性，同时每个需要使用分布式事务的子服务，都需要复制一遍业务参与者的代码，难免有些表现的“。不太智能”。

因此这里将事务参与者的核心代码，单独拧出来构建一个Maven子工程，实现完成后将其打成依赖包放到本地仓库，然后需要使用分布式事务功能的子服务，只需要引入Maven依赖即可（我这里将其命名为zhuzi-distributed-tx，即代表「竹子爱熊猫」开发的一款分布式事务框架，哈哈哈，臭美一下~）。

3.1.1、Netty客户端的实现

作为事务参与者，因为要和事务管理者之间进行通信，而事务管理者的本质是一个Netty-Server服务端，所以这里的事务参与者，本质就是Netty-Client客户端，所以Netty客户端的代码实现如下：

// Netty-Client客户端代码实现
@Component
public class NettyClient implements InitializingBean {
   
   

    // 这个是事务参与者的核心处理器
    private NettyClientHandler client = null;
    private static ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

    @Override
    public void afterPropertiesSet() throws Exception {
   
   
        System.out.println("\n\n>>>>>>事务参与者启动成功<<<<<<\n\n");
        start("localhost", 8080);
    }

    // 根据IP、端口地址，向服务端注册客户端
    public void start(String host, int port) {
   
   
        client = new NettyClientHandler();
        Bootstrap bootstrap = new Bootstrap();
        EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
        bootstrap.group(group)
                .channel(NioSocketChannel.class)
                .option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true)
                // 这里添加了一个自定义的处理器
                .handler(new ClientInitializer(client));
        try {
   
   
            bootstrap.connect(host, port).sync();
        } catch (InterruptedException e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void send(JSONObject sendData) {
   
   
        try {
   
   
            // 调用处理器中向服务端发送数据的方法
            client.sendData(sendData);
        } catch (Exception e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

结构基本上和事务管理者类似，首先有这么一个启动类，会在业务服务启动时，顺势一起伴随启动，接着会根据地址找到事务管理者并注册，而事务参与者这里同样有一个自定义的处理器，代码如下：

// 自定义的处理器
public class ClientInitializer extends ChannelInitializer<SocketChannel> {
   
   

    private NettyClientHandler nettyClientHandler;

    public ClientInitializer(NettyClientHandler nettyClientHandler) {
   
   
        this.nettyClientHandler = nettyClientHandler;
    }

    @Override
    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
   
   
        ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
        pipeline.addLast("decoder", new StringDecoder());
        pipeline.addLast("encoder", new StringEncoder());
        // 这里初始化的是客户端的处理器
        pipeline.addLast("handler", nettyClientHandler);
    }
}

// 事务参与者的核心处理器
public class NettyClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
   
   

    private ChannelHandlerContext channelHandlerContext;

    public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
   
   
        channelHandlerContext = ctx;
    }

    // 所有服务端（事务管理者）返回的数据都会被该方法监听到
    @Override
    public synchronized void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) 
                                                            throws Exception {
   
   
        // 等会儿逐步实现
    }

    // 向服务端（事务管理者）发送数据的方法
    public void sendData(JSONObject result){
   
   
        System.out.println("向事物管理者发送数据：" + result.toJSONString());
        channelHandlerContext.writeAndFlush(result.toJSONString());
    }
}

在事务参与者的处理器中，同样存在两个方法：

channelRead()：所有来自服务端（事务管理者）的消息都会被这个方法监听到。
sendData()：客户端（参与者）向服务端（管理者）发送数据的方法。

OK，看到这里相信有些对于Netty不大熟悉的小伙伴会有些懵，那下面画一幅图来简单说明一下目前的结构，就算你不会Netty框架也没关系，只要记住这幅图即可：

这里实则是基于Netty搭建了一个客户端与服务端的通信架构，这样既能够让参与者向管理者注册事务，也能够让管理者向参与者返回结果，理解这个核心思想就OK。

3.1.2、事务参与者的核心实现

搭建出管理者、参与者之间的基础通信架构后，接着来实现事务参与者的核心代码，先定义个枚举类：

// 事务类型的枚举类
public enum TransactionalType {
   
   
    // 提交和回滚状态
    commit, rollback;
}

这个枚举类会用来在后续判断事务状态，它会作为子事务对象的一个子属性，事务对象的定义如下：

// 分布式事务 - 子事务对象
public class ZhuziTx {
   
   
    // 当前子事务属于哪个事务组
    private String groupId;
    // 当前子事务的事务ID
    private String transactionalId;
    // 当前子事务的事务类型
    private TransactionalType transactionalType;
    // 当前子事务的任务等待队列（基于此实现事务控制权）
    private Task task;

    public ZhuziTx(String groupId, String transactionalId, TransactionalType transactionalType) {
   
   
        this.groupId = groupId;
        this.transactionalId = transactionalId;
        this.transactionalType = transactionalType;
        this.task = new Task();
    }

    // 省略其他构造方法、以及get/set方法......
}

每个参与全局事务的子事务，在这里都会被封装为一个个ZhuziTx对象，每个子事务具备下述几个属性：

groupId：表示当前子事务属于那一组全局事务，因为同时可能存在多组分布式事务。
transactionalId：当前子事务的事务ID值，具备全局唯一特性。
transactionalType：这个是前面的枚举类，表示当前子事务最终的执行状态（回滚/提交）。
task：这个目前暂时不会用到，后面用来实现事务提交或回滚的控制权。

了解这个基本的子事务对象后，接着再来看看事务参与者的核心实现类：

// 事务参与者的核心实现类
public class ZhuziTxParticipant {
   
   
    // 获取前面伴随服务启动产生的NettyClient客户端
    private static NettyClient nettyClient = 
            ApplicationContextProvider.getBean(com.zhuzi.distributedtx.netty.NettyClient.class);

    // 存储当前线程在执行的子事务对象
    private static ThreadLocal<ZhuziTx> current = new ThreadLocal<>();
    // 存储当前子事务所属的事务组ID值
    private static ThreadLocal<String> currentGroupId = new ThreadLocal<>();
    // 存储当前子事务所属的事务组子事务总量
    private static ThreadLocal<Integer> transactionalCount = new ThreadLocal<>();
    // 事务ID和子事务对象的映射组
    private static Map<String,ZhuziTx> ZHUZI_TRANSACTIONAL_MAP = new HashMap();


    /**
     *  向事务管理者中发送一个创建事务组的命令
     * @return
     */
    public static String createZhuziTransactionalManagerGroup(){
   
   
        // 随机产生一个UUID作为事务组ID
        String groupID = UUID.randomUUID().toString();
        // 通过JSON做序列化
        JSONObject sendData = new JSONObject();
        // 传入前面产生的事务组ID，以及本次操作为create创建指令
        sendData.put("groupId", groupID);
        sendData.put("command", "create");
        // 调用客户端的send()方法向服务端发送数据
        nettyClient.send(sendData);
        System.out.println(">>>>>向管理者发送创建事务组命令成功<<<<<");
        // 把事务组ID存在currentGroupId当中
        currentGroupId.set(groupID);
        // 对外返回事务组ID值
        return groupID;
    }

    /***
     *  创建一个子事务对象
     */
    public static ZhuziTx createTransactional(String groupId){
   
   
        // 随机产生一个UUID作为子事务ID
        String transactionalId = UUID.randomUUID().toString();
        // 示例化出一个子事务对象
        ZhuziTx zhuziTransactional = new ZhuziTx(groupId, transactionalId);
        // 将创建出的子事务对象保存到相关的变量中
        ZHUZI_TRANSACTIONAL_MAP.put(groupId, zhuziTransactional);
        current.set(zhuziTransactional);
        // 对事务组数量+1
        Integer integer = addTransactionCount();
        System.out.println("创建子事务,目前事务组长度为：" + integer);
        return zhuziTransactional;
    }

    /**
     * 注册事务（向事务管理者的事务组中添加子事务）
     */
    public static ZhuziTx addZhuziTransactional(ZhuziTx ztp,
                                                Boolean isEnd, TransactionalType type){
   
   
        // 通过JSON序列化一个对象
        JSONObject sendData = new JSONObject();
        // 传入当前子事务的组ID、事务ID、事务类型、操作类型....信息
        sendData.put("groupId", ztp.getGroupId());
        sendData.put("transactionalId", ztp.getTransactionalId());
        sendData.put("transactionalType", type);
        sendData.put("command", "add");
        sendData.put("isEnd", isEnd);
        sendData.put("transactionalCount", ZhuziTxParticipant.getTransactionalCount());
        // 将封装好的JSON发送给事务管理者
        nettyClient.send(sendData);
        System.out.println(">>>>>向管理者发送添加子事务命令成功<<<<<");
        return ztp;
    }

    // 增加事务组数量的方法
    public static Integer addTransactionCount() {
   
   
        System.out.println(transactionalCount.get());
        int i = (transactionalCount.get() == null
                ? 0 : transactionalCount.get()) + 1;
        transactionalCount.set(i);
        return i;
    }

    // 省略前面类成员的Get/Set方法.....
}

上述这个类即是事务参与者的核心处理类，里面主要提供了三个核心方法：

createZhuziTransactionalManagerGroup()：向管理者中申请创建一个事务组。
createTransactional()：根据当前服务的事务情况，创建一个子事务对象。
addZhuziTransactional()：向管理者的指定事务组中添加一个子事务。

同时为了提供给多个服务使用，这个类中的成员基本上都采用ThreadLocal来修饰，也就是每条执行不同业务的线程，都会拥有自己的current、currentGroupId、transactionalCount这三个属性，这三个属性会用来辅助完成在管理者中创建事务组、添加子事务的工作。

3.1.3、接管参与者的事务控制权

经过上述的一些流程后，虽然构建出了一些基础组件，但这并不能阻止每个服务各自提交事务，默认情况下，MySQL执行完一条SQL语句后会立马提交事务，如若想让MySQL不自动提交事务，则必须通过begin之类的方式来手动管理事务。

之前这个工作交给Spring来管理，Spring在业务操作未抛出异常的情况下，则会向MySQL发送commit指令，这里也不去完全重写Spring的事务机制，因为这样会导致工作量尤为巨大，而是基于Spring原有的事务机制基础上，剥夺掉Spring主动提交、回滚事务的权限。

那究竟该如何剥夺掉Spring主动提交、回滚事务的权限呢？这里需要先简单理解一下Spring事务机制的原理。

之前提到过，Spring框架的事务机制，依旧是依赖于数据库自身所提供的事务机制来实现，这也就意味着当被Spring的@Transactional注解修饰的方法，执行结束后，Spring会去调用JDBC接口中的commit()/rollback()方法，从而实现事务的提交或回滚。

简单理解上述原理后，那再来思考一下咱们该如何接管事务的控制权呢？局势就十分明朗了，既然Spring是通过JDBC接口中的方法，来完成事务提交或回滚的，那咱们只需要撰写一个AOP切面，去拦截尝试调用对应接口提交/回滚事务的线程即可。

但是问题又又又来了，咱们将调用JDBC事务接口的线程拦截后，这还不够，因为这并不能让咱们接管事务的控制权，这仅仅只能剥夺掉Spring主动提交、回滚事务的权限。但最终每个业务服务（事务参与者）在收到事务管理者最终的处理方案后，依旧需要提交或回滚事务，所以我们的zhuzi-distributed-tx还需要彻底拿到事务控制权。

但这里该如何去拿到事务控制权呢？其实很简单，这里先写一下AOP切面的实现，如下：

// 剥夺并接管Spring事务控制权的切面
@Aspect
@Component
public class ZhuziDataSourceAspect {
   
   
    @Around("execution(* javax.sql.DataSource.getConnection(..))")
    public Connection dataSourceAround(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint)
                                                throws Throwable {
   
   
        System.out.println("事务切面成功拦截，正在接管控制权......");

        // 如果当前调用事务接口的线程正在参与分布式事务，
        // 则返回自定义的Connection对象接管事务控制权
        if (ZhuziTxParticipant.getCurrent() != null){
   
   
            System.out.println("返回自定义的Connection对象.......");
            Connection connection = (Connection) proceedingJoinPoint.proceed();
            return new ZhuziConnection(connection, ZhuziTxParticipant.getCurrent());
        }

        // 如果当前线程没有参与分布式事务，让其正常提交/回滚事务
        System.out.println("返回JDBC的Connection对象.............");
        return (Connection) proceedingJoinPoint.proceed();
    }
}

这个切面的代码不多，主要是拦截了所有调用DataSource.getConnection()的线程，然后会进行判断，如果当前线程执行的业务方法，正在参与分布式事务，则返回自定义的数据库连接对象，如果是未参与分布式事务的本地事务操作，则让其正常提交/回滚事务。

那这里为何要去拦截执行DataSource.getConnection()这个方法的线程呢？因为Spring在提交事务时，会先调用该方法获取数据库连接对象，然后通过数据库连接对象中的rollback/commit方法完成事务回滚或提交，因此可以以该方法作为切入点，从而接管Spring的事务控制权。

但具体如何接管的呢？核心实现则位于ZhuziConnection这个自定义的数据库连接类中，如下：

// 自定义的数据库连接类（必须要实现JDBC的Connection接口）
public class ZhuziConnection implements Connection {
   
   
    // 原本应该返回的数据库连接对象
    private Connection connection;
    // 存放参与分布式事务的子事务
    private ZhuziTx zhuziTx;

    // 负责提交事务的线程
    private ExecutorService commitT = Executors.newSingleThreadExecutor();
    // 负责回滚事务的线程
    private ExecutorService rollbackT = Executors.newSingleThreadExecutor();


    public ZhuziConnection(Connection connection, ZhuziTx zhuziTx) {
   
   
        this.connection = connection;
        this.zhuziTx = zhuziTx;
    }

    @Override
    public void commit() throws SQLException {
   
   
        // 交给线程池中的线程来做最终的事务提交
        commitT.execute(() -> {
   
   
            try {
   
   
                // 阻塞线程，禁止提交
                zhuziTx.getTask().waitTask();

                // 如果管理者返回事务可以提交，则提交事务
                if (zhuziTx.getTransactionalType().equals(TransactionalType.commit)) {
   
   
                    System.out.println("\n收到管理者最终决断：提交事务中\n");
                    connection.commit();
                    System.out.println("\n子事务提交事务成功...\n");
                }
                // 否则调用rollback()方法回滚事务
                else {
   
   
                    System.out.println("\n收到管理者最终决断：回滚事务中...\n");
                    connection.rollback();
                    System.out.println("\n子事务回滚事务成功...\n");
                }
            } catch (Exception e) {
   
   
                e.printStackTrace();
            } finally {
   
   
                try {
   
   
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
   
   
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    @Override
    public void rollback() throws SQLException {
   
   
        // 交给线程池中的线程来做最终的事务回滚
        rollbackT.execute(() -> {
   
   
            zhuziTx.getTask().waitTask();
            try {
   
   
                connection.rollback();
                System.out.println("\n\n子事务回滚事务成功...\n\n");
            } catch (SQLException e) {
   
   
                e.printStackTrace();
            } finally {
   
   
                try {
   
   
                    connection.close();
                } catch (SQLException e) {
   
   
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    @Override
    public void close() throws SQLException {
   
   
        connection.close();
    }

    // 省略其他Connection接口需要实现的方法......
}

这个自定义的数据库连接类，必须要实现JDBC中的Connection接口，毕竟当线程在尝试调用DataSource.getConnection()获取连接时，通过切面返回一个并非Connection类型的对象回去，这自然会导致程序报错，同时咱们依旧需要通过原本的连接对象，实现事务最终的提交或回滚，因此也要将原本应该返回的Connection对象注入到自定义的连接类中。

对于接口Connection中的其他方法，直接调用原本连接对象的方法来执行即可，咱们想要接管事务的控制权，唯一需要重写的就是rollback()/commit()这两个方法，接着来看看重写后的两个方法。

这里先将代码截出来便于理解，但想要理解这两段代码，需要具备一定程度的多线程编程基础，否则会十分困惑，首先要记住：无论执行哪个方法，都会有两条线程而并非一条！当一条线程执行完业务方法后，接着会根据Spring的事务机制，来获取连接对象调用commit/rollback方法结束事务，而这里咱们将commit/rollback方法改成了向线程池中提交一个任务，那也就意味着：业务线程向对应的线程池提交方法后，会立即返回，这里业务线程并不会被阻塞。

而这里不阻塞，阻塞的是什么呢？其实被阻塞住的是线程池中的线程，这些线程会阻塞至事务管理者返回最终决断时，才会继续往下执行（后续代码中会唤醒这些线程），这样就做到了即不阻塞业务线程，又没有真正提交/回滚事务，从而真正的拿到了事务控制权，到底啥时候提交/回滚事务，这完全可以由咱们自己决定。

但注意：阻塞线程的方法是调用了子事务对象中的Task.waitTask()方法，还记得咱们之前定义的子事务对象嘛？其中有一个这样的成员：

这个成员的实现类如下：

// 子事务的等待队列：基于此实现事务控制权
public class Task {
   
   
    // 通过ReentrantLock的Condition条件等待队列实现线程阻塞/唤醒
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();

    // 阻塞挂起线程的方法
    public void waitTask(){
   
   
        System.out.println("事务控制权已经被拦截挂起........");
        lock.lock();
        try {
   
   
            condition.await();
        } catch (InterruptedException e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        } finally {
   
   
            lock.unlock();
        }
    }

    // 唤醒放下线程的方法
    public void signalTask(){
   
   
        System.out.println("事务控制权已经被拦截放下........");
        lock.lock();
        condition.signal();
        lock.unlock();
    }
}

这个Task类的实现尤为简单，内部通过ReentrantLock的Condition多条件等待队列，实现waitTask()阻塞线程、signalTask唤醒线程这两个方法，当Spring尝试提交/回滚参与者的事务时，由于使用的是咱们自定义的连接对象，因此调用commit/rollback方法后并不会真正结束事务，而是会把提交/回滚事务的工作交给线程池完成。

当线程池收到业务线程提交的任务后，会首先挂起自身线程，等待后续出现唤醒指令时，才会真正的执行commit/rollback操作。

那这里的线程被阻塞后，到底什么时候会唤醒呢？也就是多久才会真正的提交/回滚事务呢？这里需要回到之前的NettyClientHandler.channelRead()方法，如下：

// 当事务管理者返回最终决断时，该方法会被触发，进而会执行这个方法的代码
@Override
public synchronized void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) 
        throws Exception {
   
   
    System.out.println("接收到事务管理者的最终决断：" + msg.toString());

    // 反序列化解析JSON数据
    JSONObject data = JSON.parseObject((String) msg);
    String groupId = data.getString("groupId");
    String command = data.getString("command");
    System.out.println("接收command：" + command);

    // 对事务进行操作
    ZhuziTx zhuziTx = ZhuziTxParticipant.getZhuziTransactional(groupId);

    // 如果事务管理者最终决定提交事务
    if ("commit".equals(command)){
   
   
        // 根据groupID找到子事务并设置commit状态
        zhuziTx.setTransactionalType(TransactionalType.commit);
    }
    // 如果事务管理者最终决定回滚事务
    else{
   
   
        // 根据groupID找到子事务并设置rollback回滚状态
        zhuziTx.setTransactionalType(TransactionalType.rollback);
    }

    // 唤醒在之前阻塞的、负责提交/回滚事务的线程
    zhuziTx.getTask().signalTask();
}

当参与者收到管理者的最终通知后，根据事务管理者的最终决断来设置事务状态，然后再唤醒前面阻塞的线程，真正执行提交或回滚事务的操作：

如果管理者的通知为commit，这里会将子事务的状态设为TransactionalType.commit。
否则这里会将子事务的状态设为TransactionalType.rollback。

channelRead()方法被触发后，最终会调用signalTask()唤醒前面阻塞的线程，前面阻塞的线程被唤醒后，会接着执行if (zhuziTx.getTransactionalType().equals(TransactionalType.commit))这行代码，也就是判断管理者最终给出的决断是否为commit，如果是则提交当前子事务，否则会调用connection.rollback()方法回滚当前子事务。

看到这里，对于事务最终是如何提交或回滚的，相信大家已经明白了其中原理，但一通代码看下来大家估计有些绕，所以接着上一个流程图，帮大家总结一下这个过程，如下：

3.1.4、自定义分布式事务注解

为了保障对业务代码的零侵入性，这里使用自定义注解来实现参与者嵌入业务服务的功能，当其他子服务需要使用时，只需要在对应的方法上加上一个注解即可，自定义注解如下：

// 自定义的分布式事务注解
@Target({
   
   ElementType.METHOD})
@Retention(RetentionPolicy.RUNTIME)
public @interface ZhuziTransactional {
   
   
    // 标识当前是全局事务的开启者
    boolean isStart() default false;
    // 标识当前是全局事务的结束者
    boolean isEnd() default false;
}

这个注解中有两个值可选，isStart=true表示当前被该注解修饰的方法，是一个分布式事务中的第一个业务操作，isEnd=true则代表是最后一个业务操作，但光定义注解是没有意义，接着还需要通过AOP切面来拦截使用该注解的方法，切面如下：

// 负责拦截自定义注解的切面
@Aspect
@Component
public class ZhuziTransactionalAspect implements Ordered {
   
   

    @Around("@annotation(com.zhuzi.distributedtx.annotation.ZhuziTransactional)")
    public Integer invoke(ProceedingJoinPoint proceedingJoinPoint){
   
   
        System.out.println("分布式事务注解生效，切面成功拦截............");

        // 获取对应注解的业务方法，以及方法上的注解对象
        MethodSignature signature = (MethodSignature) proceedingJoinPoint.getSignature();
        Method method = signature.getMethod();
        ZhuziTransactional zta = method.getAnnotation(ZhuziTransactional.class);

        // 创建事务组
        String groupId = "";
        // 如果目前触发切面的方法，是一组全局事务的第一个子事务
        if (zta.isStart()){
   
   
            // 则向事务管理者注册一个事务组
            groupId = ZhuziTxParticipant.createZhuziTransactionalManagerGroup();
        }
        // 否则获取当前事务所属的事务组ID
        else {
   
   
            groupId = ZhuziTxParticipant.getCurrentGroupId();
        }

        // 创建子事务
        ZhuziTx zhuziTx = ZhuziTxParticipant.createTransactional(groupId);

        // spring会开启MySQL事务
        try {
   
   
            //执行spring切面（dataSource切面），执行具体的业务方法
            Object result = proceedingJoinPoint.proceed();

            // 没有抛出异常证明该事务可以提交，把子事务添加进事务组
            ZhuziTxParticipant.addZhuziTransactional(zhuziTx, zta.isEnd(),
                    TransactionalType.commit);

            // 返回执行成功的结果
            return (Integer) result;
        }  catch (Exception e){
   
   
                e.printStackTrace();
                // 抛出异常证明该事务需要回滚，把子事务添加进事务组
                ZhuziTxParticipant.addZhuziTransactional(zhuziTx, zta.isEnd(),
                        TransactionalType.rollback);
        } catch (Throwable throwable) {
   
   
            throwable.printStackTrace();
            // 把子事务添加进事务组,抛出异常证明该事务需要回滚
            ZhuziTxParticipant.addZhuziTransactional(zhuziTx, zta.isEnd(),
                    TransactionalType.rollback);
            // 返回执行失败的结果
            return -1;
        }
        return -1;
    }

    // 设置优先级，让前面拦截事务的切面先执行
    @Override
    public int getOrder() {
   
   
        return 10000;
    }
}

这个切面代码并不多，但逻辑相对来说也并不简单，整个方法执行的核心逻辑如下：

①通过反射机制获取自定义注解修饰的Method方法对象，以及注解对象自身。
②判断业务方法上注解的值，看看是isStart是否为True：
- 为true，表示触发切面的业务方法，是分布式事务中的第一个业务操作，所以会先向管理者申请创建一个事务组，并获取事务组ID。
- 不为true，判断当前子事务应该属于哪个事务组，获取事务组ID。
③通过前面拿到的事务组ID，调用createTransactional()方法实例化一个子事务对象。
④通过AOP中的proceedingJoinPoint.proceed()方法，执行切面拦截的具体业务操作。
⑤如果业务操作执行过程中没有抛出异常，则向管理者的事务组中添加一个commit状态的子事务。
⑥如果业务操作执行过程中抛出异常，则向管理者的事务组中添加一个rollback状态的子事务。

上述便是整个AOP切面的核心工作，一句话总结就是：会根据当前子事务的执行状态，向事务管理者的事务组中添加一个子事务。但为了防止这个切面的优先级高过前面的切面，因此也需要重写一下getOrder()方法，将当前切面的优先级放的低一些，让拦截Spring事务的切面先执行。

3.1.5、事务组ID是如何在上下游服务中传递的？

不过在这个切面中，有一个细节，即当前子事务是怎么知道自己是属于哪个事务组的呢？在代码中使用了ZhuziTxParticipant.getCurrentGroupId()获取了当前子事务的组ID，这个GroupId是如何传递过来的呢？目前的调用情况如下：

①客户端调用订单服务的下单接口时，订单服务会先调用库存服务的减库存接口。
②库存服务中开启一个分布式事务，生成一个全局唯一ID，并创建一个事务组。
③库存服务根据前面生成得到的组ID，把自身事务的执行状态，加入到管理者的事务组中。
④库存服务向订单服务返回调用结果，即OK/200，以及调用减库存接口成功的信息。
⑤订单服务收到调用结果后，继续调用本地的新增订单方法，执行完成后添加执行状态到管理者。

这个过程听着似乎不是特别难对吧？但问题就在于④、⑤之间，订单服务中的「新增订单」执行完成后，又如何知道自己是属于哪个分布式事务组的呢？所以这里需要把库存服务中，生成的groupId传递过来，这样才能确保两个子事务，会添加到同一个事务组里面。

但这个需求听起来简单，但实现起来却并不容易，无论是通过拦截器、亦或是过滤器，都无法实现这个需求，因为在库存服务执行完成后，响应报文就已经生成，所以在拦截器、过滤器中新增响应头信息，这是无法生效的。

那最终我是如何处理的呢？简单翻阅源码后，这里用到了Spring框架预留的一个钩子接口：ResponseBodyAdvice，实现这个接口的钩子类，会在Controller方法执行完成之后，响应报文组装之前被调用，因此咱们可以在这里织入事务组ID，实现如下：

//  Spring框架预留的钩子接口：织入事务组ID
@ControllerAdvice
public class GroupIdRespAdvice implements ResponseBodyAdvice {
   
   
    // 钩子类的前置方法：必须为true才会执行beforeBodyWrite()方法
    @Override
    public boolean supports(MethodParameter methodParameter, Class aClass) {
   
   
        return true;
    }

    // Controller方法执行完成之后，响应报文组装之前执行
    @Override
    public Object beforeBodyWrite(Object body, MethodParameter methodParameter,
                                  MediaType mediaType, Class aClass,
                                  ServerHttpRequest request,
                                  ServerHttpResponse response) {
   
   
        // 如果ThreadLocal中的事务组ID不为空，代表当前请求参与了分布式事务，
        // 会获取对应的事务组ID放入到响应头中（对于普通请求不会改写响应头）
        if (ZhuziTxParticipant.getCurrentGroupId() != null){
   
   
            // 把需要传递的事务组ID、子事务数量放入响应头中
            response.getHeaders().set("groupId",
                ZhuziTxParticipant.getCurrentGroupId());
            response.getHeaders().set("transactionalCount",
                String.valueOf(ZhuziTxParticipant.getTransactionCount()));
        }
        return body;
    }
}

这样处理之后，就可以在上游服务的请求出口，为每个涉及分布式事务的请求添加上一个响应头信息，在响应头中会传输下游服务所需的事务组ID、组中子事务数量信息，接着还需要在下游服务的响应入口，获取这些请求头信息，实现如下：

// HttpClient远程调用工具
public class HttpClient {
   
   
    // GET请求的方法
    public static String get(String url) {
   
   
        String result = "";
        try {
   
   
            // 创建一个httpClient对象，并调用传入的URL接口
            CloseableHttpClient httpClient = HttpClients.createDefault();
            HttpGet httpGet = new HttpGet(url);
            CloseableHttpResponse response = httpClient.execute(httpGet);

            // 如果调用结果是返回OK，状态码为200
            if (response.getStatusLine().getStatusCode() == HttpStatus.SC_OK) {
   
   
                // 获取response对象中的所有响应头
                Header[] allHeaders = response.getAllHeaders();
                for (Header header : allHeaders) {
   
   
                    // 从中找到上游服务传递的组ID、事务数量，并赋值给自己的子事务
                    if ("groupId".equals(header.getName())){
   
   
                        String groupId = header.getValue();
                        ZhuziTxParticipant.setCurrentGroupId(groupId);
                    }
                    if ("transactionalCount".equals(header.getName())){
   
   
                        String transactionalCount = header.getValue();
                        ZhuziTxParticipant.setTransactionCount(
                                Integer.valueOf(transactionalCount == null ?
                                    "0" : transactionalCount));
                    }
                }
                // 向调用方返回上游服务最终的调用结果
                result = EntityUtils.toString(response.getEntity(), "utf-8");
            }
            response.close();
        } catch (Exception e) {
   
   
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
}

因为我这里是通过HttpClient来实现远程调用的，所以我只需要在调用结束后，读取response对象的请求头信息，然后获取其中的事务组ID，并保存到自己的ThreadLocal中即可。

但如果是用了Dubbo、gRPC、Fegin、RestTemplate....等远程调用的方式，大家可自行根据RPC工具的类型，去编写Filter过滤器截断响应结果，然后获取响应头中的数据，接着放入自己的ThreadLocal中即可。

这个地方的本质实现就是分布式系统中，按调用链路去依次传递一个全局共享数据，在上游服务的出口写入响应头信息、下游服务的入口获取响应头信息即可。

我这里的groupId、transactionalCount都是放入到ZhuziTxParticipant的ThreadLocal<String> currentGroupId成员中，因为这里使用了ThreadLocal来存储，所以多个分布式事务一起执行的情况，依旧不会冲突。

3.1.6、事务参与者的收尾工作

到这里，事务参与者就完整的实现出来了，但为了提供给其他业务子服务使用，因此咱们还需要执行一下mvn -package命令，将当前实现好的zhuzi-distributed-tx框架，打包到Maven本地仓库中，后续其他子服务可通过下述GAV坐标导入依赖：

<dependency>
    <groupId>com.zhuzi</groupId>
    <artifactId>zhuzi-distributed-tx</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>

3.2、事务管理者的核心实现

在前面的过程中，咱们只基于Netty构建出了一个最基本的服务端，但对于事务管理者的核心逻辑还并未开始实现，因此现在开始撰写管理者的核心实现，也就是回到NettyServerHandler.channelRead()方法中，实现核心的逻辑，代码如下：

/***
 *
 *  创建事务组，并且添加保存事务
 *  并且需要判断，如果所有事务都已经执行了（有结果了，要么提交，要么回滚）
 *      如果其中有一个事务需要回滚，那么通知所有客户进行回滚，否则则通知所有客户端进行提交
 */
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
   
   
    System.out.println("接受数据：" + msg.toString());

    JSONObject jsonObject = JSON.parseObject((String)msg);

    // create：创建一个事务组，add：添加事务
    String command = jsonObject.getString("command");
    // 事务组ID
    String groupId = jsonObject.getString("groupId");
    // 子事务类型（commit：待提交、rollback：待回滚）
    String transactionType = jsonObject.getString("transactionalType");
    // 事务数量（当前这个全局事务的总参与者数量）
    Integer transactionCount = jsonObject.getInteger("transactionalCount");
    // 是否结束事务（是否为最后一个事务）
    Boolean isEnd = jsonObject.getBoolean("isEnd");

    // 如果参与者发来的是create指令，则创建一个事务组
    if ("create".equals(command)){
   
   
        transactionTypeMap.put(groupId, new ArrayList<String>());
    }
    // 如果参与者是add操作，则将对应子事务加入事务组
    else if ("add".equals(command)){
   
   
        transactionTypeMap.get(groupId).add(transactionType);

        // 判断当前子事务是否为整组最后一个事务
        if (isEnd) {
   
   
            // 是则声明本组事务已结束
            isEndMap.put(groupId, true);
            transactionCountMap.put(groupId, transactionCount);
        } else {
   
   
            // 否则声明后续依旧会有事务到来
            isEndMap.put(groupId, false);
            transactionCountMap.put(groupId, transactionCount);
        }

        // 调试时的输出信息
        System.out.println("isEndMap长度：" + isEndMap.size());
        System.out.println("transactionCountMap长度：" + transactionCountMap.get(groupId));
        System.out.println("transactionTypeMap长度：" + transactionTypeMap.get(groupId).size());

        JSONObject result = new JSONObject();
        result.put("groupId",groupId);
        // 如果已经接收到结束事务的标记，则判断事务是否已经全部到达
        if (isEndMap.get(groupId) &&
                transactionCountMap.get(groupId)
                        .equals(transactionTypeMap.get(groupId).size())){
   
   

            // 如果已经全部到达则看是否需要回滚
            if (transactionTypeMap.get(groupId).contains("rollback")){
   
   
                System.out.println("事务最终回滚..........");
                result.put("command","rollback");
                sendResult(result);
            // 如果一组事务中没有任何事务需要回滚，则提交整组事务
            } else {
   
   
                System.out.println("事务最终提交..........");
                result.put("command","commit");
                sendResult(result);
            }
        }
    }
}

之前聊到过，客户端（参与者）所有发送给服务端（管理者）的数据，都会被这个channelRead()方法监听到，也就是每当有客户端给服务端发送数据时，都会触发这个方法执行，因此咱们只需在这个方法中实现核心逻辑即可，代码逻辑如下：

①通过JSON反序列化，解析客户端（参与者）发送过来的数据包。
②如果参与者数据包的command=create，则先创建一个事务组。
③如果参与者数据包的command=add，则将对应子事务的执行状态添加进事务组。
④将子事务添加进事务组后，接着判断一下isEnd是否为true：
- 否：继续等待其他子事务的到来。
- 是：进入第⑤步，对一个分布式事务进行最终处理。
⑤判断整组事务中是否包含rollback，只要有一个子事务的状态为rollback，整组事务都需要回滚，反之则提交。
⑥最后构建一个JSON数据包，并调用sendResult()方法，把管理者的最终决断通知给每个参与者。

上面是整个事务管理者的核心逻辑，简单来说其实就两个功能：

根据参与者数据包中的command指令，来创建事务组或添加子事务。
在一组事务全部已到达后，判断整组事务最终到底要回滚还是提交。

相较于事务参与者的实现来说，事务管理者的代码还比较简单，接着来做个简单的测试。

3.3、测试自定义的分布式事务框架

前面实现了事务参与者和事务管理者的核心功能后，接着在对应的业务服务中引入zhuzi-distributed-tx框架的依赖：

<dependency>
    <groupId>com.zhuzi</groupId>
    <artifactId>zhuzi-distributed-tx</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
</dependency>

然后先在库存服务service层的扣减库存方法上，加上一个@ZhuziTransactional注解：

@Override
@Transactional
// 这里要写上isStart = true，因为这是第一个业务操作
@ZhuziTransactional(isStart = true)
public Integer updateByPrimaryKeySelective(Inventory record) {
   
   
    int i = inventoryMapper.updateByPrimaryKeySelective(record);
    return i;
}

接着在订单服务service层的新增订单方法上，要同样加一个@ZhuziTransactional注解：

@Override
@Transactional
// 这里要写上isEnd = true，因为这是最后一个业务操作
@ZhuziTransactional(isEnd = true)
public Integer insertSelective(Order record) {
   
   
    // 刻意抛出一个异常
    int i = 100 / 0;
    int n = orderMapper.insertSelective(record);
    System.out.println("\n\n\n" + n + "\n\n\n");
    return n;
}

接着分别启动事务管理者、注册中心、库存服务、订单服务四个进程，然后开始测试，依旧通过浏览器调用之前的下单接口：

http://localhost:8001/order/placeAnOrder

此时重点观察控制台的日志输出，来看看结果，事务管理者的控制台输出如下：

事务参与者-库存服务的控制台输出如下：

事务参与者-订单服务的控制台输出如下：

上述三个日志输出中，重点观察事务管理者的输出，整个流程如下：

当事务管理者完成图中第七步后，接着事务参与者（业务服务）这边会收到来自管理者的通知，各自把自己子事务（「扣减库存、新增订单」）回滚，最后来看看数据库的表数据：

最终会发现，在两个数据库中，数据依旧没有发生变化，库存表中的数据依旧是99，而订单表中也没有新增订单数据，最终做到了数据的完全一致性，从而解决了分布式事务造成的数据不一致问题。

四、分布式事务手写/原理篇总结

经过前面三个阶段的阐述后，咱们一点点的从分布式事务问题引出、演示，再到逐步去推敲手写分布式事务框架的思路，再慢慢的手写出了所有代码，最终成功解决了分布式事务问题，这个过程相对来说也并不轻松，尤其是一些底子较弱的小伙伴，阅读起来可能存在很大压力，所以在最后再完整总结一下：

①客户端调用订单服务的下单接口时，订单服务会先调用库存服务的减库存接口。
②库存服务中开启一个分布式事务，生成一个全局唯一ID，并创建一个事务组。
③库存服务根据前面生成得到的组ID，把自身事务的执行状态（commit），加入到管理者的事务组中。
④库存服务向订单服务返回调用成功，并且通过Spring钩子类，将groupId放到响应头中。
⑤订单服务收到调用结果后，从响应头中拿到事务组ID、子事务数量，放到自身的ThreadLocal中。
⑥订单服务继续调用本地的新增订单方法，但由于咱们手动制造了异常，所以执行会报错，最终会根据前面的groupId，在管理者的事务组中添加一条执行状态为rollback的子事务。
⑦事务管理者发现「下单」这个分布式事务的所有子事务全部抵达后，接着会进行最终审判，发现其中存在一个rollback，然后通知对应的所有事务参与者回滚。
⑧库存、订单服务收到事务管理者的最终审判后，最终回滚各自的所有业务操作，确保数据的完全一致性。

咱们写的整个分布式事务框架，其核心处理流程如上，而LCN、Seata-AT模式的执行流程也大致如此，都是基于数据库的事务机制来实现的，但实际上会比咱们这个更加复杂很多倍，会牵扯到资源管理者、全局锁等概念。

同时真正的分布式事务框架中，都只会有一个分布式事务注解，生成全局事务ID的操作，会放到最开始完成，然后向下进行传递，默认是最后一个子事务来结束整组事务操作，伪逻辑如下：

@GlobalTransactional // ①会在这里先生成全局事务ID
public String placeAnOrder(String shopID){
   
   
    RPC.减库存接口();  // ②传递全局ID，减库存执行完成后，会根据全局ID添加一个子事务
    Local.新增订单方法(); // ③传递全局ID，新增订单执行后，再向事务组添加一个子事务
    // ④因为后面没有其他操作了，默认会结束这组分布式事务，进行最终的提交/回滚操作
}

但咱们设计的这款分布式事务框架，则设计出了两个分布式事务注解，用isStrart来开启分布式事务 isEnd来结束事务，这里主要是能让大家更便于理解分布式事务的核心原理，不过这种做法并不完善。

但我们的目的并不是打造一款商用框架，而是摒弃繁枝末节，真正理解分布式事务框架的核心原理，因此我就不继续去完善zhuzi-distributed-tx这个“分布式事务框架”啦~，大家感兴趣的可自行Down下源码，这里我附上GitHub的源码地址：>>>>戳我访问<<<<。

源码中涵盖了整个业务系统和分布式事务框架的完整实现，但为了快速搭建，所以对于微服务项目的架构并不全面，如RPC框架用的HttpClient，GateWay网关也没有，限流熔断也没做，注册中心依旧用的是Eureka....，还是那句话，大家有兴趣可自行完善~

(二十七)舞动手指速写一个Seata-XA框架解决棘手的分布式事务问题

引言

一、何谓分布式事务问题？

1.1、分布式事务问题演示

1.2、该如何解决分布式事务问题呢？

二、手写分布式事务框架的思路分析

三、手写分布式事务框架实战

3.1、事务参与者的实现过程

3.1.1、Netty客户端的实现

3.1.2、事务参与者的核心实现

3.1.3、接管参与者的事务控制权

3.1.4、自定义分布式事务注解

3.1.5、事务组ID是如何在上下游服务中传递的？

3.1.6、事务参与者的收尾工作

3.2、事务管理者的核心实现

3.3、测试自定义的分布式事务框架

四、分布式事务手写/原理篇总结

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