還記得剛?cè)胄虚_始寫Java時，接觸的第一個項目是國家電網(wǎng)的一個業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)據(jù)說投資了5億人民幣進行研發(fā)，鼎盛時期研發(fā)人員一度達到過500人。項目采用當時最流行的ssh（Struts+Spring+Hibernate）框架，典型的三層架構(gòu)（controller - > service -> dao）簡單又粗暴，所有人寫的代碼都放在一個大工程里，項目文件大小達到幾百M，解決代碼沖突是當時最大的工作量。

然而戲劇性的是，交測當天五人同時上線，項目崩 崩 崩潰了。。。哎！你永遠想象不到甲方憤怒的樣子，項目組每個人的祖宗都被問候到了。

背景

前兩天有個學(xué)弟公眾號留言，說讓講講分布式事務(wù)，面試就掛在這個問題上。時下隨著微服務(wù)架構(gòu)體系的流行，面試的題目也都慢慢開始升級，不再是早些年單純的問點SSH框架知識、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)了。高并發(fā)、高可用、分布式服務(wù)治理、分布式文件系統(tǒng)、分布式xxx，反正和分布式沾邊的都會問點， 項目實際用不用不要緊，關(guān)鍵你得了解，是不是總有一種學(xué)不動了的感覺？

什么是分布式事務(wù)？

我們看看百度上對于分布式事務(wù)的定義：分布式事務(wù)是指事務(wù)的參與者、支持事務(wù)的服務(wù)器、資源服務(wù)器以及事務(wù)管理器分別位于不同的分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點之上。

額~ 看了反而更懵逼了，簡單的畫個圖好讓大家理解一下，拿下單減庫存來說舉例：當系統(tǒng)的業(yè)務(wù)量很小時，“一站式”的系統(tǒng)完全可以滿足現(xiàn)有業(yè)務(wù)需求，所有的業(yè)務(wù)都共用一個數(shù)據(jù)庫，整個下單流程或許只用在一個方法里同一個事務(wù)下操作數(shù)據(jù)庫即可。

此時所有操作都在一個事務(wù)里，要么全部提交，要么全部回滾 。

但隨著業(yè)務(wù)量不斷增長，“一站式”系統(tǒng)漸漸扛不住巨大的流量，就需要對數(shù)據(jù)庫進行分庫分表，將業(yè)務(wù)服務(wù)化拆分（SOA），就會分離出了訂單中心、用戶中心、庫存中心。而這樣就造成業(yè)務(wù)間相互隔離，每個業(yè)務(wù)都維護著自己的數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)的交換只能進行RPC調(diào)用。

用戶再下單時，創(chuàng)建訂單和扣減庫存，需要同時對訂單DB和庫存DB進行操作。兩步操作必須同時成功，否則就會造成業(yè)務(wù)混亂，可此時我們只能保證自己服務(wù)的數(shù)據(jù)一致性，無法保證調(diào)用其他服務(wù)的操作是否成功，所以為了保證整個下單流程的數(shù)據(jù)一致性，就需要分布式事務(wù)介入。

在說分布式事務(wù)之前，先回憶一下事務(wù)的基本概念：事務(wù)是一個程序執(zhí)行單元，里面的所有操作要么全部執(zhí)行成功，要么全部執(zhí)行失敗。

一個事務(wù)有四個基本特性，也就是我們常說的（ACID）。

Atomicity（原子性） ：事務(wù)是一個不可分割的整體，事務(wù)內(nèi)所有操作要么全做成功，要么全失敗。

Consistency（一致性） ：務(wù)執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)必須是一致的（A向B轉(zhuǎn)賬，不能出現(xiàn)A扣了錢，B卻沒收到）。

Isolation（隔離性）：多個并發(fā)事務(wù)之間相互隔離，不能互相干擾。

Durablity（持久性） ：事務(wù)完成后，對數(shù)據(jù)庫的更改是永久保存的，不能回滾。

上面這些知識點都是反反復(fù)復(fù)念叨的概念，面試必背的東西。

分布式事務(wù)解決方案

有困難就一定會有解決問題的辦法，什么都難不倒聰明的程序員。

XA協(xié)議是一個基于數(shù)據(jù)庫的分布式事務(wù)協(xié)議，其分為兩部分：事務(wù)管理器和本地資源管理器。事務(wù)管理器作為一個全局的調(diào)度者，負責(zé)對各個本地資源管理器統(tǒng)一號令提交或者回滾。二階提交協(xié)議（2PC）和三階提交協(xié)議（3PC）就是根據(jù)此協(xié)議衍生出來而來。如今Oracle、Mysql等數(shù)據(jù)庫均已實現(xiàn)了XA接口。

1、兩段提交（2PC）

兩段提交顧名思義就是要進行兩個階段的提交：第一階段，準備階段(投票階段) ；第二階段，提交階段（執(zhí)行階段）。

下面還拿下單扣庫存舉例子，簡單描述一下兩段提交（2PC）的原理：

之前說過業(yè)務(wù)服務(wù)化（SOA）以后，一個下單流程就會用到多個服務(wù)，各個服務(wù)都無法保證調(diào)用的其他服務(wù)的成功與否，這個時候就需要一個全局的角色（協(xié)調(diào)者）對各個服務(wù)（參與者）進行協(xié)調(diào)。

如果協(xié)調(diào)者收到了參與者的失敗消息或者超時，直接給每個參與者發(fā)送回滾(Rollback)消息；否則，發(fā)送提交(Commit)消息；參與者根據(jù)協(xié)調(diào)者的指令執(zhí)行提交或者回滾操作，釋放所有事務(wù)處理過程中被占用的資源，顯然2PC做到了所有操作要么全部成功、要么全部失敗。

兩段提交（2PC）的缺點

二階段提交看似能夠提供原子性的操作，但它存在著嚴重的缺陷

• 網(wǎng)絡(luò)抖動導(dǎo)致的數(shù)據(jù)不一致： 第二階段中協(xié)調(diào)者向參與者發(fā)送commit命令之后，一旦此時發(fā)生網(wǎng)絡(luò)抖動，導(dǎo)致一部分參與者接收到了commit請求并執(zhí)行，可其他未接到commit請求的參與者無法執(zhí)行事務(wù)提交。進而導(dǎo)致整個分布式系統(tǒng)出現(xiàn)了數(shù)據(jù)不一致。

• 超時導(dǎo)致的同步阻塞問題： 2PC中的所有的參與者節(jié)點都為事務(wù)阻塞型，當某一個參與者節(jié)點出現(xiàn)通信超時，其余參與者都會被動阻塞占用資源不能釋放。

• 單點故障的風(fēng)險： 由于嚴重的依賴協(xié)調(diào)者，一旦協(xié)調(diào)者發(fā)生故障，而此時參與者還都處于鎖定資源的狀態(tài)，無法完成事務(wù)commit操作。雖然協(xié)調(diào)者出現(xiàn)故障后，會重新選舉一個協(xié)調(diào)者，可無法解決因前一個協(xié)調(diào)者宕機導(dǎo)致的參與者處于阻塞狀態(tài)的問題。

2、三段提交（3PC）

三段提交（3PC）是對兩段提交（2PC）的一種升級優(yōu)化，3PC在2PC的第一階段和第二階段中插入一個準備階段。保證了在最后提交階段之前，各參與者節(jié)點的狀態(tài)都一致。同時在協(xié)調(diào)者和參與者中都引入超時機制，當參與者各種原因未收到協(xié)調(diào)者的commit請求后，會對本地事務(wù)進行commit，不會一直阻塞等待，解決了2PC的單點故障問題，但3PC 還是沒能從根本上解決數(shù)據(jù)一致性的問題。

上邊圖片源自網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)聯(lián)系刪除

3PC 的三個階段分別是CanCommit、PreCommit、DoCommit

CanCommit：協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送CanCommit命令，詢問是否可以執(zhí)行事務(wù)提交操作。如果全部響應(yīng)YES則進入下一個階段。

PreCommit：協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送PreCommit命令，詢問是否可以進行事務(wù)的預(yù)提交操作，參與者接收到PreCommit請求后，如參與者成功的執(zhí)行了事務(wù)操作，則返回Yes響應(yīng)，進入最終commit階段。一旦參與者中有向協(xié)調(diào)者發(fā)送了No響應(yīng)，或因網(wǎng)絡(luò)造成超時，協(xié)調(diào)者沒有接到參與者的響應(yīng)，協(xié)調(diào)者向所有參與者發(fā)送abort請求，參與者接受abort命令執(zhí)行事務(wù)的中斷。

DoCommit：在前兩個階段中所有參與者的響應(yīng)反饋均是YES后，協(xié)調(diào)者向參與者發(fā)送DoCommit命令正式提交事務(wù)，如協(xié)調(diào)者沒有接收到參與者發(fā)送的ACK響應(yīng)，會向所有參與者發(fā)送abort請求命令，執(zhí)行事務(wù)的中斷。

3、補償事務(wù)（TCC）

很多初學(xué)者總是被TCC、2PC、3PC這幾個概念搞混淆，傻傻分不清，實際上 TCC與 2PC、3PC一樣，都只是實現(xiàn)分布式事務(wù)的一種方案而已。

TCC（Try-Confirm-Cancel）又被稱補償事務(wù)，TCC與2PC的思想很相似，事務(wù)處理流程也很相似，但2PC 是應(yīng)用于在DB層面，TCC則可以理解為在應(yīng)用層面的2PC，是需要我們編寫業(yè)務(wù)邏輯來實現(xiàn)。

TCC它的核心思想是："針對每個操作都要注冊一個與其對應(yīng)的確認（Try）和補償（Cancel）"。

還拿下單扣庫存解釋下它的三個操作：

Try階段：

下單時通過Try操作去扣除庫存預(yù)留資源。

Confirm階段：

確認執(zhí)行業(yè)務(wù)操作，在只預(yù)留的資源基礎(chǔ)上，發(fā)起購買請求。

Cancel階段：

只要涉及到的相關(guān)業(yè)務(wù)中，有一個業(yè)務(wù)方預(yù)留資源未成功，則取消所有業(yè)務(wù)資源的預(yù)留請求。

TCC的缺點：

• 應(yīng)用侵入性強：TCC由于基于在業(yè)務(wù)層面，至使每個操作都需要有 try、confirm、cancel三個接口。

• 開發(fā)難度大：代碼開發(fā)量很大，要保證數(shù)據(jù)一致性 confirm 和 cancel 接口還必須實現(xiàn)冪等性。

總結(jié)

很淺顯的介紹了一下2PC、3PC、TCC的概念，如有錯誤還望溫柔指正，分布式事務(wù)一直都是面試中比較熱點的問題，也是進階高級Java工程師必備的知識點。

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