Spring Cloud 系列：Seata 中TCC模式具體實現

概述

https://seata.io/zh-cn/docs/dev/mode/tcc-mode

https://seata.io/zh-cn/docs/user/mode/tcc

TCC模式與AT模式非常相似，每階段都是獨立事務，不同的是TCC通過人工編碼來實現數據恢復。需要實現三個方法：

• Try：資源的檢測和預留；
• Confirm：完成資源操作業務；要求 Try 成功 Confirm 一定要能成功。
• Cancel：預留資源釋放，可以理解爲try的反向操作。

Seata的TCC模型

Seata中的TCC模型依然延續之前的事務架構，如圖：

優缺點

TCC模式的每個階段是做什麼的？

• Try：資源檢查和預留
• Confirm：業務執行和提交
• Cancel：預留資源的釋放

TCC的優點是什麼？

• 一階段完成直接提交事務，釋放數據庫資源，性能好
• 相比AT模型，無需生成快照，無需使用全局鎖，性能最強
• 不依賴數據庫事務，而是依賴補償操作，可以用於非事務型數據庫

TCC的缺點是什麼？

• 有代碼侵入，需要人爲編寫try、Confirm和Cancel接口，太麻煩
• 軟狀態，事務是最終一致
• 需要考慮Confirm和Cancel的失敗情況，做好冪等處理

事務懸掛和空回滾

1）空回滾

當某分支事務的try階段阻塞時，可能導致全局事務超時而觸發二階段的cancel操作。在未執行try操作時先執行了cancel操作，這時cancel不能做回滾，就是空回滾。

如圖：

執行cancel操作時，應當判斷try是否已經執行，如果尚未執行，則應該空回滾。

2）業務懸掛

對於已經空回滾的業務，之前被阻塞的try操作恢復，繼續執行try，就永遠不可能confirm或cancel ，事務一直處於中間狀態，這就是業務懸掛。

執行try操作時，應當判斷cancel是否已經執行過了，如果已經執行，應當阻止空回滾後的try操作，避免懸掛

實現TCC模式

決空回滾和業務懸掛問題，必須要記錄當前事務狀態，是在try、還是cancel？

1）思路分析

這裏我們定義一張表：

CREATE TABLE `account_freeze_tbl` (
  `xid` varchar(128) NOT NULL,
  `user_id` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '用戶id',
  `freeze_money` int(11) unsigned DEFAULT '0' COMMENT '凍結金額',
  `state` int(1) DEFAULT NULL COMMENT '事務狀態，0:try，1:confirm，2:cancel',
  PRIMARY KEY (`xid`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 ROW_FORMAT=COMPACT;

其中：

• xid：是全局事務id
• freeze_money：用來記錄用戶凍結金額
• state：用來記錄事務狀態

那此時，我們的業務開怎麼做呢？

• Try業務：
  • 記錄凍結金額和事務狀態到account_freeze表
  • 扣減account表可用金額
• Confirm業務
  • 根據xid刪除account_freeze表的凍結記錄
• Cancel業務
  • 修改account_freeze表，凍結金額爲0，state爲2
  • 修改account表，恢復可用金額
• 如何判斷是否空回滾？
  • cancel業務中，根據xid查詢account_freeze，如果爲null則說明try還沒做，需要空回滾
• 如何避免業務懸掛？
  • try業務中，根據xid查詢account_freeze ，如果已經存在則證明Cancel已經執行，拒絕執行try業務

接下來，我們改造account-service，利用TCC實現餘額扣減功能。

2）聲明TCC接口

TCC的Try、Confirm、Cancel方法都需要在接口中基於註解來聲明，

我們在account-service項目中的com.mcode.account.service包中新建一個接口，聲明TCC三個接口：

package com.mcode.account.service;

import io.seata.rm.tcc.api.BusinessActionContext;
import io.seata.rm.tcc.api.BusinessActionContextParameter;
import io.seata.rm.tcc.api.LocalTCC;
import io.seata.rm.tcc.api.TwoPhaseBusinessAction;

@LocalTCC
public interface AccountTCCService {

    @TwoPhaseBusinessAction(name = "deduct", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void deduct(@BusinessActionContextParameter(paramName = "userId") String userId,
                @BusinessActionContextParameter(paramName = "money")int money);

    boolean confirm(BusinessActionContext ctx);

    boolean cancel(BusinessActionContext ctx);
}

3）編寫實現類

在account-service服務中的com.mcode.account.service.impl包下新建一個類，實現TCC業務：

package com.mcode.account.service.impl;

import com.mcode.account.entity.AccountFreeze;
import com.mcode.account.mapper.AccountFreezeMapper;
import com.mcode.account.mapper.AccountMapper;
import com.mcode.account.service.AccountTCCService;
import io.seata.core.context.RootContext;
import io.seata.rm.tcc.api.BusinessActionContext;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import org.springframework.transaction.annotation.Transactional;

@Service
@Slf4j
public class AccountTCCServiceImpl implements AccountTCCService {

    @Autowired
    private AccountMapper accountMapper;
    @Autowired
    private AccountFreezeMapper freezeMapper;

    @Override
    @Transactional
    public void deduct(String userId, int money) {
        // 0.獲取事務id
        String xid = RootContext.getXID();
        // 1.扣減可用餘額
        accountMapper.deduct(userId, money);
        // 2.記錄凍結金額，事務狀態
        AccountFreeze freeze = new AccountFreeze();
        freeze.setUserId(userId);
        freeze.setFreezeMoney(money);
        freeze.setState(AccountFreeze.State.TRY);
        freeze.setXid(xid);
        freezeMapper.insert(freeze);
    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext ctx) {
        // 1.獲取事務id
        String xid = ctx.getXid();
        // 2.根據id刪除凍結記錄
        int count = freezeMapper.deleteById(xid);
        return count == 1;
    }

    @Override
    public boolean cancel(BusinessActionContext ctx) {
        // 0.查詢凍結記錄
        String xid = ctx.getXid();
        AccountFreeze freeze = freezeMapper.selectById(xid);

        // 1.恢復可用餘額
        accountMapper.refund(freeze.getUserId(), freeze.getFreezeMoney());
        // 2.將凍結金額清零，狀態改爲CANCEL
        freeze.setFreezeMoney(0);
        freeze.setState(AccountFreeze.State.CANCEL);
        int count = freezeMapper.updateById(freeze);
        return count == 1;
    }
}

四種模式對比

我們從以下幾個方面來對比四種實現：

• 一致性：能否保證事務的一致性？強一致還是最終一致？
• 隔離性：事務之間的隔離性如何？
• 代碼侵入：是否需要對業務代碼改造？
• 性能：有無性能損耗？
• 場景：常見的業務場景

如圖：