黑马商城 Spring Cloud 微服务课程笔记：分布式事务 - Seata 的架构和原理

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黑马商城 Spring Cloud 微服务课程笔记：分布式事务 - Seata 的架构和原理

一、Seata 解决的问题场景

二、Seata 的架构

三、Seata 的原理

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在黑马商城的微服务架构中，当涉及到多个微服务协同完成一个业务操作时，分布式事务的处理变得至关重要。其中，Seata 是一个开源的分布式事务解决方案，用于解决微服务架构中的分布式事务问题。

一、Seata 解决的问题场景

在黑马商城中，例如用户下单购买商品这个业务场景，涉及到订单服务创建订单、库存服务扣减库存、用户服务扣除积分等多个微服务操作。如果这些操作不能保证在一个事务内执行，就可能出现部分操作成功、部分操作失败的情况，导致数据不一致。Seata 就是为了解决这种分布式事务场景下的数据一致性问题。

二、Seata 的架构

1. TC（Transaction Coordinator）- 事务协调者
   • 负责协调和管理全局事务，是全局事务的核心管理者。它接收事务发起者的请求，协调各个参与者的事务执行，决定事务是提交还是回滚。
   • 代码示例（伪代码，实际 Seata TC 是独立部署的服务，这里只是示意其协调逻辑）：

public class TransactionCoordinator {
    private List participants;

    public TransactionCoordinator(List participants) {
        this.participants = participants;
    }

    public void handleTransaction() {
        // 向参与者发送准备请求
        for (TransactionParticipant participant : participants) {
            participant.prepare();
        }
        // 收集参与者的准备结果
        boolean allPrepared = true;
        for (TransactionParticipant participant : participants) {
            if (!participant.isPrepared()) {
                allPrepared = false;
                break;
            }
        }
        if (allPrepared) {
            // 所有参与者准备成功，发送提交请求
            for (TransactionParticipant participant : participants) {
                participant.commit();
            }
        } else {
            // 有参与者准备失败，发送回滚请求
            for (TransactionParticipant participant : participants) {
                participant.rollback();
            }
        }
    }
}

1. TM（Transaction Manager）- 事务管理器
   • 定义全局事务的范围，开始全局事务、提交或回滚全局事务。它与业务逻辑紧密结合，负责将业务操作纳入到分布式事务管理中。
   • 代码示例（伪代码，假设在订单服务中使用）：

import io.seata.spring.annotation.GlobalTransactional;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class OrderService {
    @GlobalTransactional
    public void createOrder() {
        // 业务逻辑，创建订单，调用其他服务等
        // 这里的方法执行就会被Seata的TM纳入到全局事务管理中
    }
}

1. RM（Resource Manager）- 资源管理器
   • 管理分支事务的资源，如数据库连接等。它负责向 TC 注册分支事务，报告分支事务的状态，并根据 TC 的指令执行本地事务的提交或回滚。
   • 以数据库为例，假设在库存服务中使用 Seata 管理数据库事务（伪代码）：

import javax.sql.DataSource;
import io.seata.rm.datasource.DataSourceProxy;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class SeataDataSourceConfig {
    @Bean
    public DataSource dataSource() {
        // 假设这里获取到了实际的数据源，比如DruidDataSource等
        DataSource actualDataSource = // 获取实际数据源的代码
        return new DataSourceProxy(actualDataSource);
    }
}

三、Seata 的原理

1. 一阶段（执行本地事务并注册分支事务）
   • 当业务操作开始时，TM 向 TC 发起全局事务开始请求，TC 生成全局事务 ID 并返回给 TM。
   • 各个微服务（RM）执行本地事务，在执行本地事务前，RM 会向 TC 注册分支事务，将自己纳入到全局事务管理中。
   • 本地事务执行完成后，RM 会向 TC 报告本地事务的执行状态（成功或失败）。
   • 代码示例（结合前面的订单、库存服务示例，假设库存服务执行本地事务并注册分支事务）：

import io.seata.core.context.RootContext;
import io.seata.spring.annotation.GlobalTransactional;
import io.seata.tm.api.TransactionalExecutor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class StockService {
    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @GlobalTransactional
    public void deductStock() {
        // 获取全局事务ID
        String xid = RootContext.getXID();
        try {
            // 执行本地事务，扣减库存
            jdbcTemplate.update("UPDATE stock SET quantity = quantity - 1 WHERE product_id =?", 1);
            // 向TC注册分支事务，这里假设已经有相关的Seata客户端配置
            TransactionalExecutor.registerBranchTransaction(xid, "库存服务", null);
        } catch (Exception e) {
            // 如果本地事务执行失败，向TC报告失败状态，这里简化处理，实际可能需要更完善的错误处理
            TransactionalExecutor.reportFailure(xid, e);
            throw e;
        }
    }
}

1. 二阶段（提交或回滚全局事务）
   • 提交阶段
     • 如果所有分支事务的一阶段都执行成功并且向 TC 报告了成功状态，TC 会向所有 RM 发送提交请求。
     • RM 收到提交请求后，提交本地事务。
   • 回滚阶段
     • 如果有任何一个分支事务在一阶段执行失败或者向 TC 报告了失败状态，TC 会向所有 RM 发送回滚请求。
     • RM 收到回滚请求后，根据一阶段记录的 undo 日志进行回滚操作，将数据恢复到事务开始前的状态。
   • 代码示例（Seata 的二阶段提交和回滚操作是由 Seata 框架自动处理的，这里无法给出详细的代码实现，但可以简单示意回滚逻辑的思路，假设在库存服务中处理回滚）：

import io.seata.core.context.RootContext;
import io.seata.spring.annotation.GlobalTransactional;
import io.seata.tm.api.TransactionalExecutor;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.jdbc.core.JdbcTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;

@Service
public class StockService {
    @Autowired
    private JdbcTemplate jdbcTemplate;

    @GlobalTransactional
    public void deductStock() {
        String xid = RootContext.getXID();
        try {
            // 执行本地事务，扣减库存
            jdbcTemplate.update("UPDATE stock SET quantity = quantity - 1 WHERE product_id =?", 1);
            // 向TC注册分支事务等操作（前面已示例）
        } catch (Exception e) {
            // 如果本地事务执行失败，向TC报告失败状态（前面已示例）
            // 假设这里收到TC的回滚请求后，进行回滚操作
            if (TransactionalExecutor.isRollbackOnly(xid)) {
                // 根据undo日志进行回滚，这里简化为直接增加库存（实际需要根据undo日志正确恢复数据）
                jdbcTemplate.update("UPDATE stock SET quantity = quantity + 1 WHERE product_id =?", 1);
            }
            throw e;
        }
    }
}

Seata 通过其独特的架构和事务处理原理，为黑马商城的微服务架构提供了有效的分布式事务解决方案，确保在复杂的微服务协作场景下数据的一致性。在实际应用中，需要根据具体的业务需求和技术架构合理配置和使用 Seata。