Java分散式事務解決方案詳解

一、概述

隨著互聯網的發展，分散式系統越來越成為一種常見的系統架構。在分散式系統中，數據、計算和控制被分布在多個節點上。這種分散式架構帶來了靈活性和高可用性，但是也帶來了一些挑戰，其中最大的挑戰之一是事務管理。在傳統的單機環境下，通過對數據的加鎖和控制來保證事務的完整性和一致性，但是在分散式環境下，如何保證事務的ACID特性，成為了一個亟待解決的問題。

二、分散式事務的實現方式

1.2PC（Two-Phase Commit）

2PC是一種分散式事務的標準協議，在該協議中，所有參與者都需要向一個協調者發送詢問，以確定是否可以提交事務。如果所有參與者都同意提交事務，則協調者發送提交事務的請求。否則，協調者發送回滾事務的請求。

public void twoPhaseCommit() throws Exception {
   //1.協調者向所有參與者發送prepare請求
   for (Participant participant : participants) {
      participant.prepare();
   }

   //2.所有參與者收到prepare請求後，如果都同意，則進行commit操作，否則進行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的改進版，與2PC不同的是，3PC引入了超時機制和預提交狀態，可以有效地減少系統的阻塞時間和降低不一致的可能性。

public void threePhaseCommit() throws Exception {
   //1.協調者向所有參與者發送canCommit請求
   for (Participant participant : participants) {
      participant.canCommit();
   }

   //2.所有參與者收到canCommit請求後，如果都準備好提交，則進行預提交，並且等待協調者發送doCommit請求，如果有參與者不準備好提交，則進行abort操作
   boolean allReady = true;
   for (Participant participant : participants) {
      if (!participant.ready()) {
         allReady = false;
      }
   }

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

      //3.協調者發送doCommit請求
      for (Participant participant : participants) {
         participant.doCommit();
      }
   } else {
      for (Participant participant : participants) {
         participant.abort();
      }
   }
}

3.TCC（Try-Confirm-Cancel）

TCC是一種基於補償的分散式事務解決方案。 在TCC中，事務處理分為3個階段：try、confirm和cancel。 在try階段中，資源預留並執行業務檢查。 在confirm階段中，確認操作不可逆轉。 在cancel階段中，撤銷事務。

public void tcc() throws Exception {
   //1.嘗試執行try階段
   for (Participant participant : participants) {
      participant.try();
   }

   //2.如果所有參與者都成功執行了try階段，則執行confirm操作，否則執行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、分散式事務解決方案的選型

1. Seata

Seata是阿里巴巴開源的一款分散式事務解決方案。它採用 TCC 和 2PC 等機制來保障分散式事務的一致性，同時提供了豐富的插件機制和強大的可擴展性，支持多語言和多種資料庫。

Seata的架構

Seata的架構包含三個核心組件：Transaction Coordinator（TC）、Transaction Manager（TM）和Resource Manager（RM）。其中，TC和TM是Seata的核心組件，它們負責事務的管理和調度，而RM則與各種資源庫進行交互，負責事務的提交和回滾。

Seata的使用示例

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

try {
   //執行業務邏輯
   ...
   //提交事務
   tx.commit();
} catch (Exception e) {
   //回滾事務
   tx.rollback();
}

2. ShardingSphere

ShardingSphere是另一個分散式事務解決方案，它既支持關係型資料庫，也支持NoSQL資料庫，如MongoDB、Redis等。ShardingSphere採用了代理模式，在執行分散式事務時，它會將分散式事務劃分為本地事務和全局事務，並且採用了TCC和2PC等機制來保證事務的一致性。

ShardingSphere的架構

ShardingSphere的架構包含三個核心組件：Proxy、Transaction Manager和Resource Manager。其中，Proxy通過攔截SQL語句來實現數據分片和分散式事務的管理；Transaction Manager負責管理全局事務，並協調本地事務的提交和回滾；Resource Manager負責管理各個分片的本地事務，並向Transaction Manager上報分片的狀態。

ShardingSphere的使用示例

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

try {
   //執行業務邏輯
   ...
   //提交事務
   tx.commit();
} catch (Exception e) {
   //回滾事務
   tx.rollback();
}

四、總結

分散式事務是分散式系統中一個非常關鍵的問題，解決分散式事務需要採用一些特殊的機制和技術。在Java生態系統中，我們有很多優秀的分散式事務解決方案可供選擇，如Seata和ShardingSphere等。通過選擇合適的解決方案，我們可以輕鬆地實現分散式事務，並保證系統的可靠性和一致性。