面试题：Java分布式系统中，常用的保证事务一致性的协议有哪些，简述其原理

Question

在Java分布式系统中，为了确保事务一致性，会使用一些特定的协议。请列举至少两种常用协议，并简要描述它们是如何保证事务一致性的工作原理。

Answer 1

两阶段提交协议（2PC）

1. 第一阶段：准备阶段
   • 协调者向所有参与者发送事务预提交请求，并等待所有参与者的响应。
   • 参与者收到请求后，执行事务操作，但不提交事务，而是记录undo和redo日志，然后向协调者反馈事务操作是否成功。
2. 第二阶段：提交阶段
   • 如果所有参与者在准备阶段都返回成功响应，协调者向所有参与者发送提交请求。参与者收到提交请求后，正式提交事务，并释放资源。
   • 如果有任何一个参与者在准备阶段返回失败响应，协调者向所有参与者发送回滚请求。参与者收到回滚请求后，根据undo日志回滚事务，并释放资源。

三阶段提交协议（3PC）

1. 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操作。
   • 参与者检查自身状态，如资源是否足够等，如果可以执行，返回Yes响应；否则返回No响应。
2. 第二阶段：PreCommit阶段
   • 如果所有参与者在CanCommit阶段都返回Yes响应，协调者向参与者发送PreCommit请求，参与者收到请求后，执行事务操作，但不提交事务，记录undo和redo日志，并向协调者反馈事务操作是否成功。
   • 如果有任何一个参与者在CanCommit阶段返回No响应，协调者向所有参与者发送Abort请求，参与者收到请求后，不执行事务，直接释放资源。
3. 第三阶段：DoCommit阶段
   • 如果所有参与者在PreCommit阶段都返回成功响应，协调者向所有参与者发送DoCommit请求，参与者收到请求后，正式提交事务，并释放资源。
   • 如果在PreCommit阶段有参与者返回失败响应，或者协调者在等待参与者响应超时时，协调者向所有参与者发送Abort请求，参与者收到请求后，根据undo日志回滚事务，并释放资源。

TCC（Try - Confirm - Cancel）

1. Try阶段
   • 业务系统根据自身逻辑对资源进行检测和预留操作。例如，在一个涉及账户转账的分布式事务中，转出账户Try阶段检查余额是否足够，并冻结相应金额；转入账户Try阶段可以检查账户是否正常等。此阶段主要是对业务资源进行初步处理和检查，不涉及最终的事务提交。
2. Confirm阶段
   • 如果所有参与方的Try阶段都成功，那么进入Confirm阶段。在这个阶段，业务系统对Try阶段预留的资源进行最终确认操作，完成真正的业务事务。如转出账户正式扣除冻结金额，转入账户增加相应金额。
3. Cancel阶段
   • 如果Try阶段有任何一方失败，或者在后续处理过程中出现问题，那么进入Cancel阶段。参与方需要对Try阶段的操作进行回滚，释放预留的资源。例如转出账户解冻之前冻结的金额。