Seata源码分析-数据源代理
上节课我们分析了整体的Seata-AT模式的2PC执行流程,那么这节课我们要分析的就是在AT模式中的关键点,数据源代理
AT模式的核心点:
- 获取全局锁、开启全局事务
- 解析SQL并写入undolog
那么上节课其实我们已经把第一步分析清楚了,那么这节课我们就要分析的是AT模式如何解析SQL并写入undolog,首先我们要先明确实际上Seata其中采用了数据源代理的模式。
那么这个就需要我们在回顾一下GlobalTransactionScanner这个类型,在这个类型中继承了一些的接口和抽象类,比较关键的几个:
- AbstractAutoProxyCreator
- InitializingBean
- ApplicationContextAware
- DisposableBean
这里给大家回顾一下:
-  继承ApplicationContextAware类型以后,需要实现对应的方法: void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException 当spring启动完成后,会自动调用这个类型,把ApplicationContext给bean。也就是说,GlobalTransactionScanner天然能拿到Spring的环境。 
-  继承了InitializingBean接口,需要实现一个方法: void afterPropertiesSet() throws Exception; 凡是继承该接口的类,在初始化bean的时候,当所有properties都设置完成后,会执行该方法。 
-  继承DisposableBean,需要实现一个方法: void destroy() throws Exception; 和InitializingBean接口相反,这个是在销毁的时候会调用这个方法。 
-  AbstractAutoProxyCreator就比较复杂了,它Spring实现AOP的一种方式。本质上是一个BeanPostProcessor,他在bean初始化之前,调用内部的createProxy方法,创建一个bean的AOP代理bean并返回,对Bean的增强。 
总结一下:总体的逻辑就是,GlobalTransactionScanner扫描有注解的bean,做AOP增强。
数据源代理
关于数据源代理这里我们全局事务拦截成功后最终还是执行了业务方法的,但是由于Seata对数据源做了代理,所以sql解析与undolog入库操作是在数据源代理中执行的,箭头处的代理就是Seata对DataSource,Connection,Statement做的代理封装类
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数据源代理是非常重要的一个环节。我们知道,在分布式事务运行过程中,undo log等的记录、资源的锁定等,都是用户无感知的,因为这些操作都在数据源的代理中完成了。
数据源代理DataSourceProxy
DataSourceProxy的主要功能为,它在构造方法中调用了一个自定义的init方法,主要做了以下能力的增强:
-  为每个数据源标识了资源组ID 
-  如果配置打开,会有一个定时线程池定时更新表的元数据信息并缓存到本地 
-  生成代理连接ConnectionProxy 
那我们先来看init方法
private void init(DataSource dataSource, String resourceGroupId) {
    //资源组ID,默认是“default”这个默认值
    this.resourceGroupId = resourceGroupId;
    try (Connection connection = dataSource.getConnection()) {
        //根据原始数据源得到JDBC连接和数据库类型
        jdbcUrl = connection.getMetaData().getURL();
        dbType = JdbcUtils.getDbType(jdbcUrl);
        if (JdbcConstants.ORACLE.equals(dbType)) {
            userName = connection.getMetaData().getUserName();
        }
    } catch (SQLException e) {
        throw new IllegalStateException("can not init dataSource", e);
    }
    DefaultResourceManager.get().registerResource(this);
    if (ENABLE_TABLE_META_CHECKER_ENABLE) {
        //如果配置开关打开,会定时线程池不断更新表的元数据信息
        /**
        *每分钟查询一次数据源的表结构信息并缓存,在需要查询数据库结构时会用到,不然每次去数据库查询结构效率会很低。
        */
        tableMetaExcutor.scheduleAtFixedRate(() -> {
            try (Connection connection = dataSource.getConnection()) {
                TableMetaCacheFactory.getTableMetaCache(DataSourceProxy.this.getDbType())
                    .refresh(connection, DataSourceProxy.this.getResourceId());
            } catch (Exception ignore) {
            }
        }, 0, TABLE_META_CHECKER_INTERVAL, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }
    //Set the default branch type to 'AT' in the RootContext.
    RootContext.setDefaultBranchType(this.getBranchType());
}
这3个增强里面,前两个都比较容易理解,第三是最重要的。我们知道在AT模式里面,会自动记录undo log、资源锁定等等,都是通过ConnectionProxy完成的。
另外,DataSourceProxy重写了几个方法。
重点是getConnection,此时会返回一个ConnectionProxy,而不是原生的Connection
@Override
public ConnectionProxy getConnection() throws SQLException {
    Connection targetConnection = targetDataSource.getConnection();
    return new ConnectionProxy(this, targetConnection);
}
@Override
public ConnectionProxy getConnection(String username, String password) throws SQLException {
    Connection targetConnection = targetDataSource.getConnection(username, password);
    return new ConnectionProxy(this, targetConnection);
}
ConnectionProxy分析
ConnectionProxy继承了AbstractConnectionProxy。一看到Abstract,就知道它的父类封装了很多通用工作。它的父类里面还使用了PreparedStatementProxy、StatementProxy、DataSourceProxy。
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我们先来分析AbstractConnectionProxy
AbstractConnectionProxy
在这个抽象连接对象中,定义了很多通用的逻辑,所以在这其中我们要关注的主要在于PreparedStatementProxy和StatementProxy,其实这里的通用逻辑就是数据源连接的步骤,获取连接,创建执行对象等等这些
@Override
public Statement createStatement() throws SQLException {
    //调用真实连接对象获得Statement对象
    Statement targetStatement = getTargetConnection().createStatement();
    //创建Statement的代理
    return new StatementProxy(this, targetStatement);
}
@Override
public PreparedStatement prepareStatement(String sql) throws SQLException {
    //数据库类型,比如mysql、oracle等
    String dbType = getDbType();
    // support oracle 10.2+
    PreparedStatement targetPreparedStatement = null;
    //如果是AT模式且开启全局事务,那么就会进入if分支
    if (BranchType.AT == RootContext.getBranchType()) {
        List<SQLRecognizer> sqlRecognizers = SQLVisitorFactory.get(sql, dbType);
        if (sqlRecognizers != null && sqlRecognizers.size() == 1) {
            SQLRecognizer sqlRecognizer = sqlRecognizers.get(0);
            if (sqlRecognizer != null && sqlRecognizer.getSQLType() == SQLType.INSERT) {
                //得到表的元数据
                TableMeta tableMeta = TableMetaCacheFactory.getTableMetaCache(dbType).getTableMeta(getTargetConnection(),
                                                                                                   sqlRecognizer.getTableName(), getDataSourceProxy().getResourceId());
                //得到表的主键列名
                String[] pkNameArray = new String[tableMeta.getPrimaryKeyOnlyName().size()];
                tableMeta.getPrimaryKeyOnlyName().toArray(pkNameArray);
                targetPreparedStatement = getTargetConnection().prepareStatement(sql,pkNameArray);
            }
        }
    }
    if (targetPreparedStatement == null) {
        targetPreparedStatement = getTargetConnection().prepareStatement(sql);
    }
    // 创建PreparedStatementProxy代理
    return new PreparedStatementProxy(this, targetPreparedStatement, sql);
}
分布式事务SQL执行
在这两个代理对象中,执行SQL语句的关键方法如下:
@Override
public ResultSet executeQuery(String sql) throws SQLException {
    this.targetSQL = sql;
    return ExecuteTemplate.execute(this, (statement, args) -> statement.executeQuery((String) args[0]), sql);
}
@Override
public int executeUpdate(String sql) throws SQLException {
    this.targetSQL = sql;
    return ExecuteTemplate.execute(this, (statement, args) -> statement.executeUpdate((String) args[0]), sql);
}
@Override
public boolean execute(String sql) throws SQLException {
    this.targetSQL = sql;
    return ExecuteTemplate.execute(this, (statement, args) -> statement.execute((String) args[0]), sql);
}
其他执行SQL语句的方法与上面三个方法都是类似的,都是调用ExecuteTemplate.execute方法,下面来看一下ExecuteTemplate类:
/**
 * The type Execute template.
 *
 * @author sharajava
 */
public class ExecuteTemplate {
    /**
     * Execute t.
     *
     * @param <T>               the type parameter
     * @param <S>               the type parameter
     * @param statementProxy    the statement proxy
     * @param statementCallback the statement callback
     * @param args              the args
     * @return the t
     * @throws SQLException the sql exception
     */
    public static <T, S extends Statement> T execute(StatementProxy<S> statementProxy,
                                                     StatementCallback<T, S> statementCallback,
                                                     Object... args) throws SQLException {
        return execute(null, statementProxy, statementCallback, args);
    }
    /**
     * Execute t.
     *
     * @param <T>               the type parameter
     * @param <S>               the type parameter
     * @param sqlRecognizers    the sql recognizer list
     * @param statementProxy    the statement proxy
     * @param statementCallback the statement callback
     * @param args              the args
     * @return the t
     * @throws SQLException the sql exception
     */
    public static <T, S extends Statement> T execute(List<SQLRecognizer> sqlRecognizers,
                                                     StatementProxy<S> statementProxy,
                                                     StatementCallback<T, S> statementCallback,
                                                     Object... args) throws SQLException {
        // 如果没有全局锁,并且不是AT模式,直接执行SQL
        if (!RootContext.requireGlobalLock() && BranchType.AT != RootContext.getBranchType()) {
            // Just work as original statement
            return statementCallback.execute(statementProxy.getTargetStatement(), args);
        }
        // 得到数据库类型 ->MySQL
        String dbType = statementProxy.getConnectionProxy().getDbType();
        if (CollectionUtils.isEmpty(sqlRecognizers)) {
            //sqlRecognizers为SQL语句的解析器,获取执行的SQL,通过它可以获得SQL语句表名、相关的列名、类型的等信息,最后解析出对应的SQL表达式
            sqlRecognizers = SQLVisitorFactory.get(
                    statementProxy.getTargetSQL(),
                    dbType);
        }
        Executor<T> executor;
        if (CollectionUtils.isEmpty(sqlRecognizers)) {
            //如果seata没有找到合适的SQL语句解析器,那么便创建简单执行器PlainExecutor,
            //PlainExecutor直接使用原生的Statement对象执行SQL
            executor = new PlainExecutor<>(statementProxy, statementCallback);
        } else {
            if (sqlRecognizers.size() == 1) {
                SQLRecognizer sqlRecognizer = sqlRecognizers.get(0);
                switch (sqlRecognizer.getSQLType()) {
                    //下面根据是增、删、改、加锁查询、普通查询分别创建对应的处理器
                    case INSERT:
                        executor = EnhancedServiceLoader.load(InsertExecutor.class, dbType,
                                new Class[]{StatementProxy.class, StatementCallback.class, SQLRecognizer.class},
                                new Object[]{statementProxy, statementCallback, sqlRecognizer});
                        break;
                    case UPDATE:
                        executor = new UpdateExecutor<>(statementProxy, statementCallback, sqlRecognizer);
                        break;
                    case DELETE:
                        executor = new DeleteExecutor<>(statementProxy, statementCallback, sqlRecognizer);
                        break;
                    case SELECT_FOR_UPDATE:
                        executor = new SelectForUpdateExecutor<>(statementProxy, statementCallback, sqlRecognizer);
                        break;
                    default:
                        executor = new PlainExecutor<>(statementProxy, statementCallback);
                        break;
                }
            } else {
                // 此执行器可以处理一条SQL语句包含多个Delete、Update语句
                executor = new MultiExecutor<>(statementProxy, statementCallback, sqlRecognizers);
            }
        }
        T rs;
        try {
            // 执行器执行
            rs = executor.execute(args);
        } catch (Throwable ex) {
            if (!(ex instanceof SQLException)) {
                // Turn other exception into SQLException
                ex = new SQLException(ex);
            }
            throw (SQLException) ex;
        }
        return rs;
    }
}
从ExecuteTemplate中可以看到,seata将SQL语句的执行委托给了不同的执行器。seata提供了6个执行器(模板模式),所有执行器的父类型为AbstractDMLBaseExecutor。
- UpdateExecutor 执行update语句
- InsertExecutor 执行insert语句
- DeleteExecutor 执行delete语句
- SelectForUpdateExecutor 执行select for update语句
- PlainExecutor 执行普通查询语句
- MultiExecutor 复合执行器,在一条SQL语句中执行多条语句
关系结构图
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那我们继续向下看,这里我们要分析的就是executor.execute(args);方法,自然这里调用的就是父类的方法
@Override
public T execute(Object... args) throws Throwable {
    String xid = RootContext.getXID();
    if (xid != null) {
        // 获取xid
        statementProxy.getConnectionProxy().bind(xid);
    }
    // 设置全局锁
    statementProxy.getConnectionProxy().setGlobalLockRequire(RootContext.requireGlobalLock());
    return doExecute(args);
}
向下来看doExecute()方法,AbstractDMLBaseExecutor重写的方法
@Override
public T doExecute(Object... args) throws Throwable {
    AbstractConnectionProxy connectionProxy = statementProxy.getConnectionProxy();
    if (connectionProxy.getAutoCommit()) {
        return executeAutoCommitTrue(args);
    } else {
        return executeAutoCommitFalse(args);
    }
}
首先我们都清楚,数据库本身都是自动提交
@Override
public T doExecute(Object... args) throws Throwable {
    AbstractConnectionProxy connectionProxy = statementProxy.getConnectionProxy();
    if (connectionProxy.getAutoCommit()) {
        return executeAutoCommitTrue(args);
    } else {
        return executeAutoCommitFalse(args);
    }
}
进入executeAutoCommitTrue()方法中
protected T executeAutoCommitTrue(Object[] args) throws Throwable {
    ConnectionProxy connectionProxy = statementProxy.getConnectionProxy();
    try {
        // 更改为手动提交
        connectionProxy.changeAutoCommit();
        return new LockRetryPolicy(connectionProxy).execute(() -> {
            // 调用手动提交方法 得到分支业务最终结果
            T result = executeAutoCommitFalse(args);
            // 执行提交
            connectionProxy.commit();
            return result;
        });
    } catch (Exception e) {
        // when exception occur in finally,this exception will lost, so just print it here
        LOGGER.error("execute executeAutoCommitTrue error:{}", e.getMessage(), e);
        if (!LockRetryPolicy.isLockRetryPolicyBranchRollbackOnConflict()) {
            connectionProxy.getTargetConnection().rollback();
        }
        throw e;
    } finally {
        connectionProxy.getContext().reset();
        connectionProxy.setAutoCommit(true);
    }
}
然后我们查看connectionProxy.changeAutoCommit();更改为手动提交
protected T executeAutoCommitFalse(Object[] args) throws Exception {
    if (!JdbcConstants.MYSQL.equalsIgnoreCase(getDbType()) && isMultiPk()) {
        throw new NotSupportYetException("multi pk only support mysql!");
    }
    // 前镜像
    TableRecords beforeImage = beforeImage();
    // 执行具体业余
    T result = statementCallback.execute(statementProxy.getTargetStatement(), args);
    // 后镜像
    TableRecords afterImage = afterImage(beforeImage);
    // 暂存UndoLog,为了在Commit的时候保存到数据库
    prepareUndoLog(beforeImage, afterImage);
    return result;
}
然后我们再回到executeAutoCommitTrue这个方法中向下看connectionProxy.commit();
@Override
public void commit() throws SQLException {
    try {
        LOCK_RETRY_POLICY.execute(() -> {
            // 具体执行
            doCommit();
            return null;
        });
    } catch (SQLException e) {
        if (targetConnection != null && !getAutoCommit() && !getContext().isAutoCommitChanged()) {
            rollback();
        }
        throw e;
    } catch (Exception e) {
        throw new SQLException(e);
    }
}
进入到doCommit方法中
private void doCommit() throws SQLException {
    //判断是否存在全局事务
    if (context.inGlobalTransaction()) {
        processGlobalTransactionCommit();
    } else if (context.isGlobalLockRequire()) {
        processLocalCommitWithGlobalLocks();
    } else {
        targetConnection.commit();
    }
}
此时很明显我们存在全局事务,所以进入到processGlobalTransactionCommit方法中
private void processGlobalTransactionCommit() throws SQLException {
    try {
        // 注册分支
        register();
    } catch (TransactionException e) {
        recognizeLockKeyConflictException(e, context.buildLockKeys());
    }
    try {
        //写入数据库undolog
        UndoLogManagerFactory.getUndoLogManager(this.getDbType()).flushUndoLogs(this);
        //执行原生提交
        targetConnection.commit();
    } catch (Throwable ex) {
        LOGGER.error("process connectionProxy commit error: {}", ex.getMessage(), ex);
        report(false);
        throw new SQLException(ex);
    }
    if (IS_REPORT_SUCCESS_ENABLE) {
        report(true);
    }
    context.reset();
}
其中的register方法就是注册分支事务的方法,同时还有把undolog写入数据库和执行提交的操作
// 注册分支事务,生成分支事务id
private void register() throws TransactionException {
    if (!context.hasUndoLog() || !context.hasLockKey()) {
        return;
    }
    // 注册分支事务
    Long branchId = DefaultResourceManager.get().branchRegister(BranchType.AT, getDataSourceProxy().getResourceId(),
                                                                null, context.getXid(), null, context.buildLockKeys());
    context.setBranchId(branchId);
}
接下来我们就具体看看写入数据库的方法flushUndoLogs
@Override
public void flushUndoLogs(ConnectionProxy cp) throws SQLException {
    ConnectionContext connectionContext = cp.getContext();
    if (!connectionContext.hasUndoLog()) {
        return;
    }
    String xid = connectionContext.getXid();
    long branchId = connectionContext.getBranchId();
    BranchUndoLog branchUndoLog = new BranchUndoLog();
    branchUndoLog.setXid(xid);
    branchUndoLog.setBranchId(branchId);
    branchUndoLog.setSqlUndoLogs(connectionContext.getUndoItems());
    UndoLogParser parser = UndoLogParserFactory.getInstance();
    byte[] undoLogContent = parser.encode(branchUndoLog);
    CompressorType compressorType = CompressorType.NONE;
    if (needCompress(undoLogContent)) {
        compressorType = ROLLBACK_INFO_COMPRESS_TYPE;
        undoLogContent = CompressorFactory.getCompressor(compressorType.getCode()).compress(undoLogContent);
    }
    if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
        LOGGER.debug("Flushing UNDO LOG: {}", new String(undoLogContent, Constants.DEFAULT_CHARSET));
    }
    // 写入数据库具体位置
    insertUndoLogWithNormal(xid, branchId, buildContext(parser.getName(), compressorType), undoLogContent, cp.getTargetConnection());
}
具体写入方法,此时我们使用的是MySql,所以执行的是MySql实现类
@Override
protected void insertUndoLogWithNormal(String xid, long branchId, String rollbackCtx, byte[] undoLogContent,
                                       Connection conn) throws SQLException {
    insertUndoLog(xid, branchId, rollbackCtx, undoLogContent, State.Normal, conn);
}
@Override
protected void insertUndoLogWithGlobalFinished(String xid, long branchId, UndoLogParser parser, Connection conn) throws SQLException {
    insertUndoLog(xid, branchId, buildContext(parser.getName(), CompressorType.NONE), parser.getDefaultContent(), State.GlobalFinished, conn);
}
// 具体写入
private void insertUndoLog(String xid, long branchId, String rollbackCtx, byte[] undoLogContent,
                           State state, Connection conn) throws SQLException {
    try (PreparedStatement pst = conn.prepareStatement(INSERT_UNDO_LOG_SQL)) {
        pst.setLong(1, branchId);
        pst.setString(2, xid);
        pst.setString(3, rollbackCtx);
        pst.setBytes(4, undoLogContent);
        pst.setInt(5, state.getValue());
        pst.executeUpdate();
    } catch (Exception e) {
        if (!(e instanceof SQLException)) {
            e = new SQLException(e);
        }
        throw (SQLException) e;
    }
}
                     State state, Connection conn) throws SQLException {
try (PreparedStatement pst = conn.prepareStatement(INSERT_UNDO_LOG_SQL)) {
    pst.setLong(1, branchId);
    pst.setString(2, xid);
    pst.setString(3, rollbackCtx);
    pst.setBytes(4, undoLogContent);
    pst.setInt(5, state.getValue());
    pst.executeUpdate();
} catch (Exception e) {
    if (!(e instanceof SQLException)) {
        e = new SQLException(e);
    }
    throw (SQLException) e;
}
}


















