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面试题:Java的Spring Boot微服务如何实现分布式事务

在基于Java的Spring Boot构建的微服务架构中,当涉及多个服务之间的数据交互时,分布式事务是一个重要问题。请阐述你所了解的分布式事务解决方案,例如两阶段提交(2PC)、三阶段提交(3PC)、TCC(Try - Confirm - Cancel)等,以及如何在Spring Boot微服务中具体实现这些方案,同时分析每种方案的优缺点。
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编程语言Java

知识考点

AI 面试

面试题答案

一键面试

两阶段提交(2PC)

  • 原理
    • 第一阶段(投票阶段):协调者向所有参与者发送事务内容,询问是否可以提交事务,参与者根据自身情况返回“是”或“否”。
    • 第二阶段(执行阶段):若所有参与者都返回“是”,协调者发送提交指令,参与者执行提交操作;若有任何一个参与者返回“否”,协调者发送回滚指令,参与者执行回滚操作。
  • 在Spring Boot微服务中的实现:可以借助数据库自身的XA协议实现,如使用Atomikos等分布式事务管理器,在Spring Boot项目中配置相关依赖和事务管理器,在需要的事务方法上添加@Transactional注解。
  • 优点:原理简单,实现方便,能够保证强一致性。
  • 缺点:单点故障问题,协调者故障会导致整个事务无法推进;同步阻塞问题,在整个事务过程中,参与者处于同步阻塞状态,性能较低;数据不一致风险,如果在第二阶段部分参与者提交成功,部分失败,可能导致数据不一致。

三阶段提交(3PC)

  • 原理
    • 第一阶段(CanCommit阶段):协调者向参与者发送CanCommit请求,询问是否可以执行事务提交操作,参与者回复“是”或“否”。
    • 第二阶段(PreCommit阶段):若所有参与者都回复“是”,协调者发送PreCommit请求,参与者执行事务操作但不提交,然后回复“准备就绪”;若有参与者回复“否”,协调者发送Abort请求,参与者回滚事务。
    • 第三阶段(DoCommit阶段):协调者根据PreCommit阶段的响应情况,若都准备就绪则发送DoCommit请求,参与者正式提交事务;否则发送Abort请求,参与者回滚事务。
  • 在Spring Boot微服务中的实现:同样可借助分布式事务管理器实现,配置过程与2PC类似,但要注意实现3PC相关逻辑,如增加CanCommit和PreCommit阶段的处理。
  • 优点:相较于2PC,降低了单点故障导致的阻塞风险,因为即使协调者故障,参与者在一定时间后可自行决定提交或回滚;减少了同步阻塞时间,性能有所提升。
  • 缺点:实现复杂,增加了一个阶段,网络开销更大;依然不能完全避免数据不一致问题,比如在DoCommit阶段协调者与参与者网络中断,可能导致数据不一致。

TCC(Try - Confirm - Cancel)

  • 原理
    • Try阶段:尝试执行业务,完成所有业务检查(一致性),预留必须的业务资源。
    • Confirm阶段:确认执行业务,真正执行业务,不做任何业务检查,只使用Try阶段预留的业务资源。
    • Cancel阶段:取消执行业务,释放Try阶段预留的业务资源。
  • 在Spring Boot微服务中的实现:通过自定义注解和切面来实现TCC事务。定义Try、Confirm、Cancel方法,在切面中根据事务状态调用相应方法。同时结合分布式事务框架,如ByteTCC等,进行事务管理。
  • 优点:性能较好,因为不需要长时间锁定资源;灵活性高,可根据业务需求定制化实现;对应用侵入性相对较小,只需实现特定的Try、Confirm、Cancel方法。
  • 缺点:实现难度较大,需要业务开发人员深入理解并实现Try、Confirm、Cancel逻辑;数据一致性依赖Confirm和Cancel方法的幂等性,如果实现不当,可能导致数据不一致。