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Java理论和实践: 理解JTS平衡安全性和性能

  事务主要是一种异常处理机制。事务在程序中的用途与合法合同在日常业务中的用途相似:如果出了什么问题它们可以帮助恢复。但由于大多数时间内都没实际 发生什么错误,我们就希望能够尽量减少它们的开销以及对其余时间的占用。我们在应用程序中如何使用事务会对应用程序的性能和可伸缩性产生很大的影响。

  事务划分

  J2EE 容器提供了两种机制用来定义事务的起点和终点:bean 管理的事务和容器管理的事务。在 bean 管理的事务中,用 UserTransaction.begin() 和 UserTransaction.commit() 在 bean 方法中显式开始和结束一个事务。另一方面,容器管理的事务提供了更多的灵活性。通过在装配描述符中为每个 EJB 方法定义事务性属性,您可以指定每个方法的事务性需求并让容器确定何时开始和结束一个事务。无论在哪种情况下,构建事务的基本指导方针都是一样的。

  进来,出去

  事务划分的第一条规则是“尽量短小”。事务提供并发控制;这通常意味着资源管理器将代表您获得您在事务期间访问的数据项的锁,并且它必须一直持有这些锁,直到事务结束。(请回忆一下本系列第 1 部分所讨论的 ACID特性,其中“ACID”的“I”代表“隔离”(Isolation)。也就是说,一个事务的结果影响不到与该事务并发执行的其它事务。)当您拥有锁时,任何需要访问您锁定的数据项的其它事务将不得不一直等待,直到您释放锁。如果您的事务很长,那些其它的所有事务都将被锁定,您的应用程序吞吐量将大幅度下降。

  规则 1:使事务尽可能短小。

  通过使事务尽量短小,您可以把阻碍其它事务的时间缩到最短,从而提高应用程序的可伸缩性。保持事务尽可能短小的最好方法当然是不在事务中间做任何不必要耗费时间的事,特别是不要在事务中间等待用户输入。

  开始一个事务,从数据库检索一些数据,显示数据,然后在仍处于事务中时请用户做出一个选择可能比较诱人。千万别这么做!即使用户注意力集中,也要花费数秒来响应 ― 而在数据库中拥有锁数秒的时间已经是很长的了。如果用户决定离开计算机,或许是去吃午餐或者甚至回家一天,会发生什么情况?应用程序将只好无奈停机。在事务期间执行 I/O 是导致灾难的秘诀。

  规则 2:在事务期间不要等待用户输入。

  将相关的操作归在一起

  由于每个事务都有不小的开销,您可能认为最好是在单个事务中执行尽可能多的操作以使每个操作的开销达到最小。但规则 1 告诉我们长事务对可伸缩性不利。那么如何实现最小化每个操作的开销和可伸缩性之间的平衡呢?

  我们把规则 1 设置为逻辑上的极端 ― 每个事务一个操作 ― 这样不仅会导致额外开销,还会危及应用程序状态的一致性。假定事务性资源管理器维护应用程序状态的一致性(请回忆一下第 1 部分,其中“ACID”的“C”代表“一致性”(Consistency)),但它们依赖应用程序来定义一致性的意思。实际上,我们在描述事务时使用的一致性的定义有点圆滑:应用程序说一致性是什么意思它就是什么意思。应用程序把几组应用程序状态的变化组织到几个事务中,结果应用程序的状态就成了 定义上的(by definition)一致。然后资源管理器确保如果它必须从故障恢复的话,就把应用程序状态恢复到最近的一致状态。

  在第 1 部分中,我们给出了一个在银行应用程序中将资金从一个帐户转移到另一个帐户的示例。清单 1 展示了这个示例可能的 SQL 实现,它包含 5 个 SQL 操作(一个选择,两个更新和两个插入操作):

  清单 1. 资金转移的样本 SQL 代码

1 SELECT accountBalance INTO aBalance
2      FROM Accounts WHERE accountId = aId;
3 IF (aBalance >= transferAmount) THEN
4      UPDATE Accounts
5          SET accountBalance = accountBalance - transferAmount
6          WHERE accountId = aId;
7      UPDATE Accounts
8          SET accountBalance = accountBalance + transferAmount
9          WHERE accountId = bId;
10      INSERT INTO AccountJournal (accountId, amount)
11          VALUES (aId, - transferAmount);
12      INSERT INTO AccountJournal (accountId, amount)
13          VALUES (bId, transferAmount);
14 ELSE
15     FAIL "Insufficient funds in account";
16 END IF
17

  如果我们把这个操作作为五个单独的事务来执行会发生什么情况?这样不仅会使执行速度变慢(由于事务开销),还会失去一致性。例如,如果一个人从帐户 A 取了钱,作为执行第一次 SELECT(检查余额)和随后的记入借方 UPDATE 之间的一个单独事务的一部分,会发生什么情况?这样会违反我们认为这段代码会强制遵守的业务规则 ― 帐户余额应该是非负的。如果在第一次 UPDATE 和第二次 UPDATE 之间系统失败会发生什么情况?现在,当系统恢复时,钱已经离开了帐户 A 但还没有记入帐户 B 的贷方,并且也无记录说明原因。这样,哪个帐户的所有者都不会开心。

  清单 1 中的五个 SQL 操作是单个相关操作 ― 将资金从一个帐户转移到另一个帐户 ― 的一部分。因此,我们希望要么全部执行它们,要么一个也不执行,建议在单个事务中全部执行它们。

  规则 3:将相关操作归到单个事务中。

  理想化的平衡

  规则 1 说事务应尽可能短小。清单 1 中的示例表明有时候我们必须把一些操作归到一个事务中来维护一致性。当然,它要依赖应用程序来确定“相关操作”是由什么组成的。我们可以把规则 1 和 3 结合在一起,提供一个描述事务范围的一般指导,我们规定它为规则 4:

  规则 4:把相关操作归到单个事务中,但把不相关的操作放到单独的事务中。

  容器管理的事务

  在使用容器管理的事务时,不是显式声明事务的起点和终点,而是为每个 EJB 方法定义事务性需求。bean 的 assembly-descriptor 的 container-transaction 部分的 trans-attribute 元素中定义了事务模式。(清单 2 中显示了一个 assembly-descriptor 示例。)方法的事务模式以及状态 ― 调用方法是否早已在事务中被征用 ― 决定了当 EJB 方法被调用时容器应该进行下面几个操作中的哪一个:

  征用现有事务中的方法。

  创建一个新事务,并征用该事务中的方法。

  不征用任何事务中的方法。

  抛出一个异常。

  清单 2. 样本 EJB 装配描述符

1 < assembly-descriptor >
2   ...
3    < container-transaction >
4      < method >
5        < ejb-name > MyBean </ ejb-name >
6        < method-name > * </ method-name >
7      </ method >
8      < trans-attribute > Required </ trans-attribute >
9    </ container-transaction >
10    < container-transaction >
11      < method >
12        < ejb-name > MyBean </ ejb-name >
13        < method-name > logError </ method-name >
14      </ method >
15      < trans-attribute > RequiresNew </ trans-attribute >
16    </ container-transaction >
17   ...
18 </ assembly-descriptor >
19

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