Java分布式事务解决方案详解

一、概述

随着互联网的发展，分布式系统越来越成为一种常见的系统架构。在分布式系统中，数据、计算和控制被分布在多个节点上。这种分布式架构带来了灵活性和高可用性，但是也带来了一些挑战，其中最大的挑战之一是事务管理。在传统的单机环境下，通过对数据的加锁和控制来保证事务的完整性和一致性，但是在分布式环境下，如何保证事务的ACID特性，成为了一个亟待解决的问题。

二、分布式事务的实现方式

1.2PC（Two-Phase Commit）

2PC是一种分布式事务的标准协议，在该协议中，所有参与者都需要向一个协调者发送询问，以确定是否可以提交事务。如果所有参与者都同意提交事务，则协调者发送提交事务的请求。否则，协调者发送回滚事务的请求。

public void twoPhaseCommit() throws Exception {
   //1.协调者向所有参与者发送prepare请求
   for (Participant participant : participants) {
      participant.prepare();
   }

   //2.所有参与者收到prepare请求后，如果都同意，则进行commit操作，否则进行rollback操作
   boolean allAgree = true;
   for (Participant participant : participants) {
      if (!participant.agree()) {
         allAgree = false;
      }
   }

   if (allAgree) {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.commit();
      }
   } else {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.rollback();
      }
   }
}

2.3PC（Three-Phase Commit）

3PC是2PC的改进版，与2PC不同的是，3PC引入了超时机制和预提交状态，可以有效地减少系统的阻塞时间和降低不一致的可能性。

public void threePhaseCommit() throws Exception {
   //1.协调者向所有参与者发送canCommit请求
   for (Participant participant : participants) {
      participant.canCommit();
   }

   //2.所有参与者收到canCommit请求后，如果都准备好提交，则进行预提交，并且等待协调者发送doCommit请求，如果有参与者不准备好提交，则进行abort操作
   boolean allReady = true;
   for (Participant participant : participants) {
      if (!participant.ready()) {
         allReady = false;
      }
   }

   if (allReady) {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.preCommit();
      }

      //3.协调者发送doCommit请求
      for (Participant participant : participants) {
         participant.doCommit();
      }
   } else {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.abort();
      }
   }
}

3.TCC（Try-Confirm-Cancel）

TCC是一种基于补偿的分布式事务解决方案。 在TCC中，事务处理分为3个阶段：try、confirm和cancel。 在try阶段中，资源预留并执行业务检查。 在confirm阶段中，确认操作不可逆转。 在cancel阶段中，撤销事务。

public void tcc() throws Exception {
   //1.尝试执行try阶段
   for (Participant participant : participants) {
      participant.try();
   }

   //2.如果所有参与者都成功执行了try阶段，则执行confirm操作，否则执行cancel操作
   boolean allTrySuccess = true;
   for (Participant participant : participants) {
      if (!participant.confirm()) {
         allTrySuccess = false;
      }
   }

   if (allTrySuccess) {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.confirm();
      }
   } else {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.cancel();
      }
   }
}

三、分布式事务解决方案的选型

1. Seata

Seata是阿里巴巴开源的一款分布式事务解决方案。它采用 TCC 和 2PC 等机制来保障分布式事务的一致性，同时提供了丰富的插件机制和强大的可扩展性，支持多语言和多种数据库。

Seata的架构

Seata的架构包含三个核心组件：Transaction Coordinator（TC）、Transaction Manager（TM）和Resource Manager（RM）。其中，TC和TM是Seata的核心组件，它们负责事务的管理和调度，而RM则与各种资源库进行交互，负责事务的提交和回滚。

Seata的使用示例

//初始化Seata的全局事务
GlobalTransaction tx = GlobalTransactionContext.getCurrentOrCreate();

try {
   //执行业务逻辑
   ...
   //提交事务
   tx.commit();
} catch (Exception e) {
   //回滚事务
   tx.rollback();
}

2. ShardingSphere

ShardingSphere是另一个分布式事务解决方案，它既支持关系型数据库，也支持NoSQL数据库，如MongoDB、Redis等。ShardingSphere采用了代理模式，在执行分布式事务时，它会将分布式事务划分为本地事务和全局事务，并且采用了TCC和2PC等机制来保证事务的一致性。

ShardingSphere的架构

ShardingSphere的架构包含三个核心组件：Proxy、Transaction Manager和Resource Manager。其中，Proxy通过拦截SQL语句来实现数据分片和分布式事务的管理；Transaction Manager负责管理全局事务，并协调本地事务的提交和回滚；Resource Manager负责管理各个分片的本地事务，并向Transaction Manager上报分片的状态。

ShardingSphere的使用示例

//初始化ShardingSphere的全局事务
GlobalTransaction tx = GlobalTransactionContext.getCurrentOrCreate();

try {
   //执行业务逻辑
   ...
   //提交事务
   tx.commit();
} catch (Exception e) {
   //回滚事务
   tx.rollback();
}

四、总结

分布式事务是分布式系统中一个非常关键的问题，解决分布式事务需要采用一些特殊的机制和技术。在Java生态系统中，我们有很多优秀的分布式事务解决方案可供选择，如Seata和ShardingSphere等。通过选择合适的解决方案，我们可以轻松地实现分布式事务，并保证系统的可靠性和一致性。