MyBatis在Spring环境下的事务管理

MyBatis & Spring

MyBatis的设计思想很简单,可以看做是对JDBC的一次封装,并提供强大的动态SQL映射功能。但是由于它本身也有一些缓存、事务管理等功能,所以实际使用中还是会碰到一些问题——另外,最近接触了JFinal,其思想和Hibernate类似,但要更简洁,和MyBatis的设计思想不同,但有一点相同:都是想通过简洁的设计最大限度地简化开发和提升性能——说到性能,前段时间碰到两个问题:

  1. 在一个上层方法(DAO方法的上层)内删除一条记录,然后再插入一条相同主键的记录时,会报主键冲突的错误。
  2. 某些项目中的DAO方法平均执行时间会是其他一些项目中的 2倍 。

第一个问题是偶尔会出现,在实验环境无论如何也重现不了,经过分析MyBatis的逻辑,估计是两个DAO分别拿到了两个不同的Connection,第二个语句比第一个更早的被提交,导致了主键冲突,有待进一步的分析和验证。对于第二个问题,本文将尝试通过分析源代码和实验找到它的root cause,主要涉及到以下内容:

  1. 问题描述与分析
  2. MyBatis在Spring环境下的载入过程
  3. MyBatis在Spring环境下事务的管理
  4. 实验验证

项目环境

整个系统是微服务架构,这里讨论的「项目」是指一个单独的服务。单个项目的框架基本是Spring+MyBatis,具体版本如下:

Spring 3.2.9/4.3.5 + Mybatis 3.2.6 + mybatis-spring 1.2.2 + mysql connector 5.1.20 + commons-dbcp 1.4

与MyBatis和事务相关的配置如下:

//代码1
<!-- bean#1-->
 <bean id="dataSource" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource"
        destroy-method="close">
        <!-- 一些数据库信息配置-->
        <!-- 一些DBCP连接池配置 -->
         //在这里设置是否自动提交
        <property name="defaultAutoCommit" value="${dbcp.defaultAutoCommit}" />
  </bean>
<!-- bean#2-->
  <bean id="sqlSessionFactory" class="org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean">
        <property name="dataSource" ref="dataSource" />
        <property name="mapperLocations" value="classpath*:path/to/mapper/**/*.xml" />
  </bean>
<!-- bean#3 -->
  <bean id="transactionManager"
        class="org.springframework.jdbc.datasource.DataSourceTransactionManager">
        <property name="dataSource" ref="dataSource" />
  </bean>
<!-- bean#4-->
  <bean class="org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer">
        <property name="basePackage" value=".path.to.mapper" />
        <property name="sqlSessionFactoryBeanName" value="sqlSessionFactory"/>
  </bean>
 <!-- bean5 -->
  <tx:annotation-driven transaction-manager="transactionManager" />

问题描述与分析

一倍的时间差挺严重的,平均到每次调用,正常的大约在6到10几ms,慢的要近20ms,由于调用次数很多,导致整体性能会有很大的差别。经过仔细比对这几个项目,发现DAO执行慢的项目的数据源配置(bean#1)中defaultAutoCommit的配置都是false。而且将此配置改为true之后就恢复了正常。

由此推断是在MyBatis在执行「非自动提交」语句时,进行等待,或者多提交了一次,导致实际调用数据库API次数增多。但是这个推断也有个问题,由于整个项目是在Spring环境中运行的,而且也开启了Spring的事务管理,所以还是需要详细的看一下MyBatis到底是如何装配DAO方法与管理事务的,才能彻底解开谜团。

问题重现

首先写一个Service,其中调用了同一个mapper类的两个方法分别2次,insertModelList()会在数据库中插入两条记录,delModels()方法会删除这两条记录,代码如下:

//代码2
//@Transactional
public void testIS(){
    List<Model> models= new ArrayList<>();
    //省略一些数据工作。。。
    modelMapper.insertModelList(50001l, models);
    modelMapper.delModels(50001);
    if (CollectionUtils.isNotEmpty(models))
        modelMapper.insertModelList(50001, models);
    modelMapper.delModels(50001);
}
public void testOther(){
    System.out.println("加载类:");
    System.out.println(modelMapper.getClass().getClassLoader());
    modelMapper.delModels(50001);
}

实际项目中使用cat来进行执行时间的统计,这里也仿照cat,使用一个单独的AOP类实现时间的计算:

//代码3
public class DaoTimeAdvice {

  private long time = 0;
  private long num = 0;

  public Object calcTime(ProceedingJoinPoint joinPoint) throws Throwable {
    long then = System.nanoTime();
    Object object = joinPoint.proceed();
    long now = System.nanoTime();
    setTime(getTime() + (now-then));
    setNum(getNum() + 1);
    return object;
  }
  //省略getter & setter。。。
  public void printInfo() {
    System.out.println("总共次数:" + num);
    System.out.println("总共时间:" + time);
    System.out.println("平均时间:" + time / num);
  }
}

测试代码:

//代码4
public static void test(){
    System.out.println(new SimpleDateFormat("[yyyy-MM-dd HH:mm:ss]").format(new Date())
            + " 开始测试!");
    for (int i = 0; i < TEST_NUM; i++) {
        ItemStrategyServiceTest ist = (ItemStrategyServiceTest) context.getBean("isTS");
        ist.testIS();
        if (i % 1000 == 0) {
            System.out.println("1000次");
        }
    }
    DaoTimeAdvice ad = (DaoTimeAdvice) context.getBean("daoTimeAdvice");
    ad.printInfo();
    ItemStrategyServiceTest ist = (ItemStrategyServiceTest) context.getBean("isTS");
    ist.testOther();
    System.exit(1);
}

测试结果:

defaultAutoCommit 循环次数 共消耗时间(ns) 平均时间(ns)
true 40000 17831088316 445777
true 40000 17881589992 447039
false 40000 27280458229 682011
false 40000 27237413893 680935

defaultAutoCommit为false时的执行时间是true的近1.5倍,并没有重现2倍的时间消耗,估计是在cat统计或者其他AOP方法的执行时还有其他消耗,从而扩大了falsetrue之间的区别。

MyBatis在Spring环境下的载入过程

按照第一节中的配置文件,整个MyBatis中DAO的bean的装配应该是这样的:

  1. 先使用BasicDataSource装配一个数据源的bean(bean#1),名字叫做dataSource。这个bean很简单,就是实例化并注册到Spring的上下文中。
  2. 使用dataSource来创建sqlSessionFactory(bean#2),这个bean创建时会扫描MyBatis的语句映射文件并解析。在MyBatis中,真正的数据库读写操作是通过SqlSession的实例来实现的,而SqlSession要通过SQLSessionFactory来管理。这里的org.mybatis.spring.SqlSessionFactoryBean实现了FactoryBean类(这个类比较特殊,与主题无关,这里不再赘述),Spring会从这个bean中会获取真正的SQLSessionFactory的实例,源代码中显示,实际返回的对象是DefaultSqlSessionFactory的实例。
  3. 使用sqlSessionFactory这个工厂类来创建mapper扫描器(bean#4),并创建含有DAO方法的实例。为了让上层方法可以通过普通的方法调用来使用DAO方法,需要往Spring上下文里注册相应的bean,而在MyBatis的普通使用场景中是没有mapper的实现类的(具体的SQL语句映射通过注解或者XML文件来实现),只有接口,在MyBatis中这些接口是通过动态代理实现的。这里使用的类是org.mybatis.spring.mapper.MapperScannerConfigurer,它实现了org.springframework.beans.factory.support.BeanDefinitionRegistryPostProcessor接口,所以会在Spring中「所有的bean定义全部注册完成,但还没有实例化」之前,调用方法向Spring上下文注册mapper实现类(动态代理的对象)。具体代码如下:
     //代码5
     @Override
     public void postProcessBeanDefinitionRegistry(BeanDefinitionRegistry registry) {
       if (this.processPropertyPlaceHolders) {
         processPropertyPlaceHolders();
       }
    
       ClassPathMapperScanner scanner = new ClassPathMapperScanner(registry);
       //设置一些属性
    
       scanner.scan(StringUtils.tokenizeToStringArray(this.basePackage, ConfigurableApplicationContext.CONFIG_LOCATION_DELIMITERS));
     }
    
     /**
    * Perform a scan within the specified base packages.
    * @param basePackages the packages to check for annotated classes
    * @return number of beans registered
    */
     public int scan(String... basePackages) {
       int beanCountAtScanStart = this.registry.getBeanDefinitionCount();
    
       doScan(basePackages);
    
       // Register annotation config processors, if necessary.
       if (this.includeAnnotationConfig) {
         AnnotationConfigUtils.registerAnnotationConfigProcessors(this.registry);
       }
    
       return (this.registry.getBeanDefinitionCount() - beanCountAtScanStart);
     }

    在源代码里可以看到,真正的mapper实现类是org.mybatis.spring.mapper.MapperFactoryBean<Object>,具体的逻辑在方法org.mybatis.spring.mapper.ClassPathMapperScanner.processBeanDefinitions(Set<BeanDefinitionHolder>)里。最后,每一个方法的执行,最终落入了org.mybatis.spring.SqlSessionTemplate的某个方法中,并被如下这个拦截器拦截:

     //代码6
       /**
        * Proxy needed to route MyBatis method calls to the proper SqlSession got
        * from Spring's Transaction Manager
        * It also unwraps exceptions thrown by {@code Method#invoke(Object, Object...)} to
        * pass a {@code PersistenceException} to the {@code PersistenceExceptionTranslator}.
        */
     private class SqlSessionInterceptor implements InvocationHandler {
     @Override
     public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
       SqlSession sqlSession = getSqlSession(
           SqlSessionTemplate.this.sqlSessionFactory,
           SqlSessionTemplate.this.executorType,
           SqlSessionTemplate.this.exceptionTranslator);
       try {
         Object result = method.invoke(sqlSession, args);
         if (!isSqlSessionTransactional(sqlSession, SqlSessionTemplate.this.sqlSessionFactory)) {
           // force commit even on non-dirty sessions because some databases require
           // a commit/rollback before calling close()
           sqlSession.commit(true);
         }
         return result;
       } catch (Throwable t) {
         //省略一些错误处理
         throw unwrapped;
       } finally {
         if (sqlSession != null) {
           closeSqlSession(sqlSession, SqlSessionTemplate.this.sqlSessionFactory);
         }
       }
     }
     }
  4. MyBatis在Spring环境下事务的管理从源代码中知道真正的SqlSessionFactory使用的是org.apache.ibatis.session.defaults.DefaultSqlSessionFactory的实例,同时,事务管理使用org.mybatis.spring.transaction.SpringManagedTransactionFactory。但是在代码1的配置中,还添加了Spring事务管理的配置,就是在某个Service方法(或某个其他可被扫描到的方法)上加上@Transactional注解,那么Spring的事务管理会自动创建事务,那么它和MyBatis的事务之间是怎么协作的呢?

    可以看到在代码6中的方法isSqlSessionTransactional(),它会返回上层代码中是否有Spring的事务,如果有,将不会执行下边的commit()。在我的项目中的实际情况是没有Spring事务,所以肯定是走到了下面的commit(),这个方法最终落到了SpringManagedTransactionFactory中的commit(),看代码:

     //代码7
     private void openConnection() throws SQLException {
       this.connection = DataSourceUtils.getConnection(this.dataSource);
       this.autoCommit = this.connection.getAutoCommit();
       this.isConnectionTransactional = DataSourceUtils.isConnectionTransactional(this.connection, this.dataSource);
    
     }
     public void commit() throws SQLException {
       if (this.connection != null && !this.isConnectionTransactional && !this.autoCommit) {
         if (LOGGER.isDebugEnabled()) {
           LOGGER.debug("Committing JDBC Connection [" + this.connection + "]");
         }
         this.connection.commit();
       }
     }

    可以看到,此处是否要执行commit()操作是由3个变量决定的,如果DataSource的autoCommitfalse,则其结果一定为true,控制台也会看到一行日志:Committing JDBC Connection [xxxxxx],刚好与项目中遇到的情况相同。这个提交动作是需要和数据库交互的,比较耗时。

实验验证

由上一节分析得出,造成DAO方法执行时间变长的原因是会多执行一次提交,那么如果上层方法被Spring事务管理器托管(或者数据源的defaultAutoCommittrue,这个条件已经在刚开始的问题重现被验证),则不会执行MyBatis的提交动作,DAO方法应该相应的执行时间会变短。于是将Service方法加上@transactional注解,分别测试truefalse的情况。结果:

defaultCommit 循环次数 共消耗时间 平均时间
true 40000 7017113852 175427
false 40000 7283591630 182089

可以看到执行的时间已经基本接近,由此基本可以确定是这个原因造成的。这里仍然有几个疑点,尤其是问题重现时没有出现2倍的时间消耗,如果你有别的想法,也欢迎提出来讨论。

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