JDBC 4.2 Specifications 中文翻译 -- 第十二章 分布式事务

到目前为止，对于事务的讨论基本上都聚焦在本地事务上，本地事务只会涉及到一个单一的数据源。本章开始介绍分布式事务，分布式事务会在单个事务内涉及多个数据源。以下内容主要包括：

• 分布识事务基础设施
• 事务管理器和资源管理器
• XADataSource，XAConnection 和 XAResource 接口
• 两阶段提交

JDBC 的事务管理 API 与 JTA 规范是兼容的。

基础设施

分布式事务的基础设施包括以下几个部分：

• 事务管理器，用来控制事务的边界和管理两阶段提交协议。它也应该是 JTA 的一个经典实现。
• 实现了XADataSource，XAConnection 和 XAResource 接口的 JDBC 驱动。
• 一个对于应用层完全可见的 DataSource 实现，利用它来操作 XADataSource ，并与事务管理器交互。通常这个实现由应用服务器提供。
• 用来管理底层数据的资源管理器。在 JDBC 的语境中，资源管理器指的是数据库服务器。“资源管理器” 这个术语实际上来自于 JTA，在这里使用这个术语是为了强调 JDBC 中的分布式事务是遵循 JTA 规范的架构来处理的。

通常会以“三层架构”来实现这个基础设施，包括：

1. 客户端
2. 一个包含应用程序、EJB 服务器、JDBC 驱动集合的中间层
3. 多个资源管理器

分布式事务也可以实现为“两层架构”。在两层架构中，应用层本身就会扮演事务管理器的角色，并且直接操作 XADataSource API。下图阐述了分布式事务的基础设施：

后续的内容将会对基础设施的各个部分进行详细的说明

XADataSource 和 XAConnection

XADataSource 和 XAConnection 接口，定义在 javax.sql 包中。支持分布式事务的数据库驱动需要实现这两个接口。XAConnection 继承了 PooledConnection 接口，添加了一个 getXAResource 方法，这个方法会生成一个 XAResource 对象，事务管理器可以利用这个对象来完成分布式事务。以下是 XAConnection 接口的定义：

public interface XAConnection extends PooledConnection {
javax.transaction.xa.XAResource getXAResource() 
throws SQLException;
}

因为继承了 PooledConnection 接口，所以所有的 XAConnection 对象也支持 PooledConnection 中定义的方法。这些对象代表着与底层数据源的一条可重用的物理连接，应用层也可以通过这个对象操作这条连接。

XAConnection 对象由 XADataSource 生成。ConnectionPoolDataSource 和 XADataSource 有一些相似的地方，他们都实现了 DataSource 接口。这样就允许分布式事务的底层实现对于应用层来说是透明的。XADataSource 接口定义如下：

public interface XADataSource {
XAConnection getXAConnection() throws SQLException;
XAConnection getXAConnection(String user, 
String password) throws SQLException;
//...
}

通常，一个基于 XADataSource 之上的 DataSource 实现，也会包含一个连接池化的模块。

部署 XADataSource 对象

部署一个 XADataSource 与先前所提到的 ConnectionPoolDataSource 是一样的。流程总共分两步，如下代码所示：

// com.acme.jdbc.XADataSource implements the 
// XADataSource interface.
// Create an instance and set properties.
com.acme.jdbc.XADataSource xads = new com.acme.jdbc.XADataSource();
xads.setServerName(“bookstore”);
xads.setDatabaseName(“bookinventory”);
xads.setPortNumber(9040);
xads.setDescription(“XADataSource for inventory”);
// First register xads with a JNDI naming service, using the
// logical name “jdbc/xa/inventory_xa”
Context ctx = new InitialContext();
ctx.bind(“jdbc/xa/inventory_xa”, xads);
// Next register the overlying DataSource object for application
// access. com.acme.appserver.DataSource is an implementation of
// the DataSource interface.
// Create an instance and set properties. 
com.acme.appserver.DataSource ds = 
new com.acme.appserver.DataSource();
ds.setDescription(“Datasource supporting distributed transactions”);
// Reference the previously registered XADataSource
ds.setDataSourceName(“jdbc/xa/inventory_xa”);

// Register the DataSource implementation with a JNDI naming service,
// using the logical name “jdbc/inventory”.
ctx.bind(“jdbc/inventory”, ds);

获取连接

调用 DataSource.getConnection 方法返回一个底层实现为 XAConnection 的逻辑 Connection 对象：

Context ctx = new InitialContext();
DataSource ds = (DataSource)ctx.lookup(“jdbc/inventory”);
Connection con = ds.getConnection(“myID”,“mypasswd”);

DataSource.getConnection 方法的底层实现如下所示：

// Assume xads is a driver’s implementation of XADataSource
XADataSource xads = (XADataSource)ctx.lookup(“jdbc/xa/" +
"inventory_xa”);
// xacon implements XAConnection
XAConnection xacon = xads.getXAConnection(“myID”, “mypasswd”);
// Get a logical connection to pass back up to the application
Connection con = xacon.getConnection();
CODE EXAMPLE 12-5 Getting a logical connection from an

XAResource

XAResource 接口是 JTA 规范中的一个定义，也是 Java 语言中对应 X/Open 组织的 XA 的对等概念。 XAResource 对象通过调用 XAConnection.getXAResource 方法获得，通过调用该方式将 XAConnection 与一个分布式事务绑定。同一时刻，一个 XAConnection 只能与一个分布式事务绑定。JDBC 驱动应维护 XAResource 与 XAConnection 的一对一关系，也就是说对于 getXAResource 方法的多次调用，都返回同一个 XAResource 对象。

通常，中间应用服务器调用 XAConnection.getXAResource 方法得到一个 XAResource 对象后，会将它交给外部的事务管理器，事务管理器并不需要直接与 XAConnection 交互，它直接利用 XAResource 对象。

事务管理器管理多个 XAResource 对象，每一个都代表一个参与到分布式事务的资源管理器，注意，不同的 XAResource 对象可能指向同一个资源管理器，当不同的事务参与者使用同一个 XADataSource ，就有可能出现这种情况。

XAResource 定义了以下的方法，来完成两阶段提交协议，每个方法都要求有一个 xid 参数，用来标识一个分布式事务。

• start 方法。通知资源管理器后续的操作来处于一个分布式事务中。
• end 方法。通知资源管理器事务结束。
• prepare 方法。获取资源管理器关于事务应该回滚还是提交的投票。
• commit 方法。通知资源管理器提交它的事务分支。只有当所有的参与者都投票提交全局事务时，这个方法才能被调用。
• rollback 方法。通知资源管理器回滚它的事务分支。只有当至少一个事务参与者投票回滚全局事务时，这个方法才会被调用。

JTA 规范中有对 XAResource 完整的描述。

事务管理

通过 XAResource.start 和 XAResource.end 方法来定义事务边界。边界内事务模式为全局事务。边界外的事务为本地事务。

除了一些约束，一个事务参与者的应用代码应该怎么写，与它是否参与分布式事务没有什么关系。分布式事务的边界一般都是由外部的事务管理者来定义的，事务的参与者不能调用 Connection 类的某些方法：

• setAutoCommit(true)
• commit
• rollback
• setSavepoint

如果事务参与者试图调用这些方法，JDBC 驱动应抛出 SQLException。当分布式事务结束后，这些方法的调用就不再有限制，并且应用于本地事务。

在事务边界内，事务参与者应该避免调用 Connection.setTransactionIsolation 方法，这个方法的行为不做约束，由驱动自主决定。

如果一个连接在参与分布式事务前的 autocommit 属性已经为 true，那么当它参与分布式事务时，这个属性会被忽略，当事务结束后，属性才重新生效。

两阶段提交

以下几个步骤阐述了事务管理器如何利用 XAResource 对象实现二阶段提交协议。这些步骤是基于使用具有外部事务管理器的应用服务器的“三层架构”实现的。

1. 应用服务器从两个不同的连接中获取 XAResource 对象

   // XAConA connects to resource manager A
   javax.transaction.xa.XAResource resourceA = XAConA.getXAResource();
   // XAConB connects to resource manager B 
   javax.transaction.xa.XAResource resourceB = XAConB.getXAResource();

2. 应用服务器传递 XAResource 对象给事务管理器，事务管理器不直接与 XAConnection 对象交互。

3. 事务管理器利用 XAResource 将资源管理器纳入事务中，整个事务以一个 xid 作为标识，由事务管理器在启动事务时负责生成。

   // Send work to resource manager A. The TMNOFLAGS argument indicates
   // we are starting a new branch of the transaction, not joining or 
   // resuming an existing branch. 
   resourceA.start(xid, javax.transaction.xa.TMNOFLAGS);
   // do work with resource manager A
   ...
   // tell resource manager A that it’s done, and no errors have occurred 
   resourceA.end(xid, javax.transaction.xa.TMSUCCESS);
   // do work with resource manager B.
   resourceB.start(xid, javax.transaction.xa.TMNOFLAGS);
   // B’s part of the distributed transaction
   ...
   resourceB.end(xid, javax.transaction.xa.TMSUCCESS);

4. 事务管理器启动两阶段提交协议，请求两个参与者进行投票：

   resourceA.prepare(xid);
   resourceB.prepare(xid);

如果一个事务参与者想要投票 rollback，它需要抛出一个 javax.transaction.xa.XAException。

5. 如果两个事务参与者都投票 commit，事务参与者通知两个参与者提交他们的事务分支：

   resourceA.commit(xid, false);
   resourceB.commit(xid, false);

6. 如果任何一个事务参与者投票 rollback，事务管理器则通知各个参与者回滚它们的事务分支：

   resourceA.rollback(xid);
   resourceB.rollback(xid);

事务管理器在处理一个事务分支的不同阶段的时候，不一定要用的是同一个 XAResource 对象，只要这两个对象的连接是来自于同一个事务管理器。

连接关闭

当在分布式事务环境中，应用层使用完一条连接后，中间层服务器应该得到通知。在先前对 PooledConnection 对象的讨论中，我们指出了当 Connection.close 方法被调用时，中间件服务器会作为一个 ConnectionEventListener 得到通知。在这时，事务管理器也会得到通知，并且结束对应的事务分支。如果 DataSource 包含池化模块，那么池化模块也必须得到通知，以便将 XAConnection 归还。

注意，即使一个连接被关闭，分布式事务也依然可以处于活跃状态。

XAResource 接口的局限性

XAResource 接口只定义了 X/Open XA 规范中要求定义的方法。如果一个资源管理器支持了一些在 XA 规范中没有定义的特性，那么应用层无法明显地通过 API 去使用这些特性，只能交给具体的驱动在底层去处理。如果应用间接利用了这个特性，这又会带来一个可移植性的问题。