Seata四种模式详解入门教程

概述

Seata是一套开源的分布式事务解决方案，支持包括AT、TCC、Saga和XA在内的四种模式，旨在解决微服务架构中的分布式事务问题。它通过提供一套完整的事务管理框架，确保了跨多个服务的事务一致性和高性能。这些模式各有优势和局限性，适用于不同的业务场景和需求。

Seata简介

Seata是什么

Seata（Simple Distributed Transaction Access）是一套开源的分布式事务解决方案，它能够帮助开发者在微服务架构中实现高性能的分布式事务。Seata的核心目标是为了解决微服务架构下的分布式事务问题。它支持多种事务模式，包括AT、TCC、Saga和XA，并且提供了一套完整的解决方案，使得开发者可以轻松地使用分布式事务。

Seata的作用

Seata的主要作用在于提供一套统一的分布式事务管理框架，以确保在微服务架构中跨多个服务的事务一致性。在微服务架构下，一个业务操作可能涉及多个服务，而这些服务可能会使用不同的数据库和存储系统。Seata通过提供分布式事务的管理功能，确保这些操作要么全部成功，要么全部失败，从而保证了数据的一致性。

Seata的核心概念

Seata中有几个核心概念，理解这些概念对于使用Seata非常重要。以下是主要的核心概念：

• Transaction Service：事务服务是Seata的引擎层，负责管理全局事务的状态。它通过注册中心来实现服务的注册和发现，同时管理事务的生命周期。
• Transaction Log：事务日志是Seata的关键组件之一，它负责存储和管理事务的相关信息。这些信息包括事务的提交和回滚状态，以及未提交的事务的上下文信息。
• ResourceManager：资源管理器负责管理事务参与方（通常是数据库）的资源。它负责处理事务的准备、提交和回滚操作。
• Transaction Manager：事务管理器负责管理全局事务，协调各个资源管理器之间的操作。它通过注册中心来实现服务的注册和发现，并管理全局事务的生命周期。
• TM (Transaction Manager)：全局事务管理器，负责启动和提交全局事务。
• RM (Resource Manager)：资源管理器，负责管理参与分布式事务的资源，如数据库。
• TC (Transaction Coordinator)：事务协调器，负责协调全局事务的执行。

Seata四种模式概述

AT模式

AT模式是Seata中最常用的一种模式，它基于数据库的预处理（Prepare）和提交（Commit）机制来实现事务的管理。AT模式的特点是不需要对数据库进行任何侵入性的修改，因为它使用了数据库的预处理机制来实现事务的控制。

AT模式的工作原理

AT模式的工作原理如下：

1. 启动全局事务：全局事务的发起者（TM）会向事务协调器（TC）发起一个请求，启动一个新的全局事务。
2. 执行本地操作：事务协调器（TC）将事务的状态更新为“准备阶段”，然后调用本地事务的执行方法（例如SQL操作）。
3. 记录上下文：在本地事务执行的过程中，Seata会自动记录事务的上下文信息，包括执行的SQL语句、参数、结果等。
4. 提交或回滚：当所有本地事务执行完毕后，事务协调器（TC）会根据全局事务的状态（提交或回滚）来决定是否提交或回滚本地事务。如果全局事务需要提交，则Seata会将记录的上下文信息应用到数据库中，以完成事务的提交。如果全局事务需要回滚，则Seata会执行回滚操作，撤销已经执行的本地事务。
5. 清理事务上下文：当全局事务的状态变为“完成”时，Seata会清理掉记录的事务上下文信息，释放资源。

AT模式的优势和局限性

• 优势：
  • 无需侵入性修改：AT模式不需要对数据库进行任何侵入性的修改，因此它可以与现有的数据库系统无缝集成。
  • 自动处理：Seata会自动记录和处理事务的上下文信息，减少了人工干预的需要。
  • 高可用性：由于不需要侵入数据库，因此AT模式具有很高的可用性。
• 局限性：
  • 数据库兼容性：虽然AT模式兼容多种数据库，但仍有一些数据库可能不完全支持，例如某些NoSQL数据库。
  • 性能损耗：由于需要记录和处理事务的上下文信息，因此在某些场景下可能会带来一定的性能损耗。

AT模式的适用场景

• 微服务架构：当使用微服务架构时，AT模式可以很好地管理跨多个服务的分布式事务。
• 高并发场景：在高并发场景下，AT模式可以实现高可用性的事务管理。
• 无需侵入数据库：如果需要与现有的数据库系统无缝集成，且不希望对数据库进行任何侵入性的修改，那么AT模式是一个很好的选择。

示例代码

以下是一个AT模式的示例代码，展示了如何使用Seata来管理分布式事务：

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderMapper orderMapper;

    @GlobalTransactional(name = "create-order", rollbackFor = Exception.class)
    public void createOrder(Order order) {
        // 本地事务操作
        orderMapper.insert(order);

        // 模拟调用远程服务
        // RemoteService remoteService = new RemoteService();
        // remoteService.invoke();
    }
}

public interface OrderMapper {
    @Update("INSERT INTO order (order_id, user_id, order_amount) VALUES (#{orderId}, #{userId}, #{orderAmount})")
    int insert(Order order);
}
``

在这个示例代码中，`OrderService`类中的`createOrder`方法使用了`@GlobalTransactional`注解来启动一个全局事务。当`createOrder`方法执行时，Seata会自动管理事务的上下文信息，并根据全局事务的状态（提交或回滚）来决定是否提交或回滚本地事务。

## TCC模式
TCC模式是一种两阶段提交的分布式事务模式，它可以确保在分布式系统中多个服务之间事务的一致性。TCC模式的特点是它将每个服务的操作分为三个阶段：Try、Confirm和Cancel。

### TCC模式的工作原理
TCC模式的工作原理如下：

1. **Try阶段**：服务A调用服务B的Try方法，尝试执行本地事务，但不提交。服务B执行本地事务，并返回结果给服务A。
2. **Confirm阶段**：服务A调用服务B的Confirm方法，提交本地事务。服务B执行本地事务的提交操作。
3. **Cancel阶段**：如果在Try阶段失败或超时，服务A调用服务B的Cancel方法，回滚本地事务。服务B执行本地事务的回滚操作。

### TCC模式的优势和局限性
- **优势**：
  - **保证一致性**：TCC模式可以确保分布式系统中多个服务之间事务的一致性。
  - **灵活控制**：TCC模式允许开发者在每个服务中灵活控制事务的执行。
- **局限性**：
  - **开发复杂性**：由于需要在每个服务中实现Try、Confirm和Cancel三个阶段的操作，因此开发复杂性较高。
  - **回滚复杂性**：如果需要回滚事务，需要保证Cancel方法能够正确地回滚本地事务。

### TCC模式的适用场景
- **复杂业务逻辑**：当业务逻辑非常复杂时，例如需要多个服务协同完成一个业务操作，TCC模式可以很好地管理事务的执行。
- **需要灵活控制**：如果需要在每个服务中灵活控制事务的执行，那么TCC模式是一个很好的选择。
- **保证一致性**：如果需要在分布式系统中保证事务的一致性，那么TCC模式是一个很好的选择。

### 示例代码
以下是一个TCC模式的示例代码，展示了如何使用Seata来管理分布式事务：

```java
@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderMapper orderMapper;

    @Transactional
    public boolean createOrder(Order order) {
        // Try阶段
        boolean tryResult = tryCreateOrder(order);
        if (!tryResult) {
            // Try阶段失败，回滚事务
            return false;
        }

        // Confirm阶段
        boolean confirmResult = confirmCreateOrder(order);
        if (!confirmResult) {
            // Confirm阶段失败，回滚事务
            return false;
        }

        return true;
    }

    private boolean tryCreateOrder(Order order) {
        try {
            // 尝试执行本地事务
            orderMapper.insert(order);
            return true;
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
    }

    private boolean confirmCreateOrder(Order order) {
        try {
            // 提交本地事务
            orderMapper.confirm(order);
            return true;
        } catch (Exception e) {
            return false;
        }
    }
}

public interface OrderMapper {
    @Insert("INSERT INTO order (order_id, user_id, order_amount) VALUES (#{orderId}, #{userId}, #{orderAmount})")
    int insert(Order order);

    @Update("UPDATE order SET status = 'CONFIRMED' WHERE order_id = #{orderId}")
    int confirm(Order order);
}

在这个示例代码中，OrderService类中的createOrder方法使用了TCC模式来管理分布式事务。当createOrder方法执行时，Seata会自动管理事务的Try、Confirm和Cancel阶段，并根据每个阶段的结果来决定是否提交或回滚事务。

Saga模式

Saga模式是一种补偿型的分布式事务模式，它可以确保在分布式系统中多个服务之间事务的一致性。Saga模式的特点是它将每个服务的操作分为多个阶段，并使用补偿操作来保证事务的一致性。

Saga模式的工作原理

Saga模式的工作原理如下：

1. 执行本地操作：服务A调用服务B的本地操作，执行本地事务。
2. 记录补偿操作：在执行本地操作的过程中，Seata会自动记录补偿操作的信息。
3. 提交或回滚：当所有本地操作执行完毕后，Seata会根据全局事务的状态（提交或回滚）来决定是否提交或回滚事务。如果全局事务需要提交，则Seata会执行补偿操作的提交操作。如果全局事务需要回滚，则Seata会执行补偿操作的回滚操作。
4. 清理补偿操作：当全局事务的状态变为“完成”时，Seata会清理掉记录的补偿操作信息，释放资源。

Saga模式的优势和局限性

• 优势：
  • 无需侵入性修改：Saga模式不需要对数据库进行任何侵入性的修改，因此它可以与现有的数据库系统无缝集成。
  • 自动处理：Seata会自动记录和处理补偿操作的信息，减少了人工干预的需要。
  • 高可用性：由于不需要侵入数据库，因此Saga模式具有很高的可用性。
• 局限性：
  • 数据库兼容性：虽然Saga模式兼容多种数据库，但仍有一些数据库可能不完全支持，例如某些NoSQL数据库。
  • 性能损耗：由于需要记录和处理补偿操作的信息，因此在某些场景下可能会带来一定的性能损耗。

Saga模式的适用场景

• 微服务架构：当使用微服务架构时，Saga模式可以很好地管理跨多个服务的分布式事务。
• 高并发场景：在高并发场景下，Saga模式可以实现高可用性的事务管理。
• 无需侵入数据库：如果需要与现有的数据库系统无缝集成，且不希望对数据库进行任何侵入性的修改，那么Saga模式是一个很好的选择。

示例代码

以下是一个Saga模式的示例代码，展示了如何使用Seata来管理分布式事务：

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private OrderMapper orderMapper;

    @Autowired
.
.
.

在这个示例代码中，OrderService类中的createOrder方法使用了Saga模式来管理分布式事务。当createOrder方法执行时，Seata会自动管理事务的执行和补偿操作，并根据全局事务的状态（提交或回滚）来决定是否提交或回滚事务。

XA模式

XA模式是一种经典的分布式事务模式，它可以确保在分布式系统中多个资源之间的事务一致性。XA模式的特点是它使用了两阶段提交协议来管理事务的执行。

XA模式的工作原理

XA模式的工作原理如下：

1. 全局事务启动：全局事务的发起者（TM）会向事务管理器（TC）发起一个请求，启动一个新的全局事务。
2. 资源准备：事务管理器（TC）会将全局事务的状态更新为“准备阶段”，然后调用每个资源管理器（RM）的Prepare方法，准备执行本地事务。
3. 提交或回滚：当所有资源管理器（RM）的Prepare方法执行完毕后，事务管理器（TC）会根据全局事务的状态（提交或回滚）来决定是否提交或回滚事务。如果全局事务需要提交，则事务管理器（TC）会调用每个资源管理器（RM）的Commit方法，提交本地事务。如果全局事务需要回滚，则事务管理器（TC）会调用每个资源管理器（RM）的Rollback方法，回滚本地事务。
4. 清理资源状态：当全局事务的状态变为“完成”时，事务管理器（TC）会清理掉资源管理器（RM）的状态信息，释放资源。

XA模式的优势和局限性

• 优势：
  • 成熟可靠：XA模式是一种成熟可靠的分布式事务模式，广泛应用于各个领域。
  • 支持多种资源：XA模式可以支持多种资源类型，例如数据库、消息队列等。
• 局限性：
  • 开发复杂性：由于需要实现两阶段提交协议，因此开发复杂性较高。
  • 性能损耗：在某些场景下，XA模式可能会带来一定的性能损耗。

XA模式的适用场景

• 复杂业务逻辑：当业务逻辑非常复杂时，例如需要多个资源协同完成一个业务操作，XA模式可以很好地管理事务的执行。
• 多种资源类型：如果需要支持多种资源类型，例如数据库、消息队列等，那么XA模式是一个很好的选择。
• 成熟可靠：如果需要一种成熟可靠的分布式事务模式，那么XA模式是一个很好的选择。

示例代码

以下是一个XA模式的示例代码，展示了如何使用Seata来管理分布式事务：

@Service
public class OrderService {

    @Autowired
    private DataSource dataSource;

    @Autowired
    private StockService stockService;

    @Transactional
    public boolean createOrder(Order order) {
        try (Connection conn = dataSource.getConnection()) {
            // 设置XA事务
            conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_XA);
            // 开始事务
            conn.setAutoCommit(false);
            try {
                // 执行本地操作
                orderMapper.insert(order, conn);
                // 模拟调用远程服务
                boolean stockResult = stockService.decreaseStock(order.getProductId(), order.getQuantity(), conn);
                if (!stockResult) {
                    // 回滚事务
                    conn.rollback();
                    return false;
                }
                // 提交事务
                conn.commit();
                return true;
            } catch (Exception e) {
                // 回滚事务
                conn.rollback();
                return false;
            }
        } catch (SQLException e) {
            e.printStackTrace();
            return false;
        }
    }

    public interface OrderMapper {
        @Update("INSERT INTO order (order_id, user_id, order_amount) VALUES (#{orderId}, #{userId}, #{orderAmount})")
        int insert(Order order, Connection conn);
    }

    @Service
    public class StockService {

        @Autowired
        private DataSource dataSource;

        public boolean decreaseStock(Long productId, int quantity, Connection conn) {
            try {
                // 设置XA事务
                conn.setTransactionIsolation(Connection.TRANSACTION_XA);
                // 开始事务
                conn.setAutoCommit(false);
                try {
                    // 执行本地操作
                    stockMapper.decreaseStock(productId, quantity, conn);
                    // 提交事务
                    conn.commit();
                    return true;
                } catch (Exception e) {
                    // 回滚事务
                    conn.rollback();
                    return false;
                }
            } catch (SQLException e) {
                e.printStackTrace();
                return false;
            }
        }

        public interface StockMapper {
            @Update("UPDATE stock SET quantity = quantity - #{quantity} WHERE product_id = #{productId}")
            int decreaseStock(Long productId, int quantity, Connection conn);
        }
    }
}

在这个示例代码中，OrderService类中的createOrder方法使用了XA模式来管理分布式事务。当createOrder方法执行时，Seata会自动管理事务的准备、提交和回滚阶段，并根据全局事务的状态（提交或回滚）来决定是否提交或回滚事务。