图文精讲Java常见分布式事务理论与解决方案

一、分布式事务概念

分布式事务指多个数据库或者多个应用之间的数据一致性问题。

例如，当一个事务需要涉及到多个数据库，并且这些数据库都需要成功地提交，才能使整个事务得以完成，此时就需要进行分布式事务的处理。

二、分布式事务的问题

在分布式环境下操作数据时，常常会出现下列问题：

1. 并发问题：多个节点同时访问相同的数据；
2. 故障问题：系统中某个节点出现故障；
3. 通信问题：因网络延迟等原因导致消息传递失败。

以上问题都会导致分布式系统中的数据不一致，解决这类问题需要使用分布式事务解决方案。

三、分布式事务分类

目前，常见的分布式事务解决方案有两种：

1. 基于两阶段提交协议（2PC）的分布式事务；
2. 基于补偿机制的分布式事务。

四、基于两阶段提交协议的分布式事务

1. 两阶段提交协议

两阶段提交协议（Two-phase Commit Protocol，2PC）是一种基于预提交和提交决策的分布式事务协议。

• 第一阶段：预提交（Prepare）阶段，协调者会向所有参与者发送预提交消息，询问它们是否能够执行该事务，并在所有参与者都响应“谨慎同意”（Promise to commit）之后，进入第二阶段；
• 第二阶段：提交（Commit）阶段，协调者向所有参与者发送提交（Commit）消息，此时参与者只需执行事务提交操作并释放相关资源。

2. 示例

例如，在一个转账的场景中，假设要将10元钱从A账户转到B账户中，需要使用2PC协议来保证数据一致性。

节点A、B和协调者分别为3个不同的系统，假如此时A、B节点均处于就绪状态。

1. 协调者向A、B发送“准备提交”请求；
2. 节点A开始执行转账操作；
3. 节点A在自己的数据源上执行一系列操作；
4. 节点A向协调者发送“否决”请求（其中，A节点请求失败）；
5. 协调者向B发送“提交”请求，此时B要么执行转账操作提交数据，要么执行回退操作，回退到转账前的状态。

五、基于补偿机制的分布式事务

1. 补偿机制

补偿机制（Compensating Transaction）是指在某些分布式环境下，在一些被认为是一系列事务步骤的非独立执行操作集合中，当一些部分事务步骤失败或操作失败时，如何回滚或者进行一些其他的恢复操作，以确保操作的一致性。

补偿机制的本质是：

• 保证一致性（ACID）；
• 被动回滚。

2. 示例

例如，还是在转账的场景中，使用补偿机制来保证数据一致性。

节点A、B和协调者分别为3个不同的系统，A、B和协调者都会有一个补偿机制。

1. 节点A向自己的数据源请求转账，转账成功后，向协调者发送一个“提交”请求；
2. 协调者在所有节点执行提交操作后，B收到转账信息，向自己的数据源请求转账，转账成功后，向协调者发送一个“提交”请求。

在这个过程中，如果任意一个节点出现了问题，那么可以进行数据的回滚，采用相对应的补救措施补偿操作。这样就可以确保数据的一致性了。

六、总结

分布式事务是分布式系统中比较常见的问题，需要采用相应的机制来保证数据一致性。当前主流的两种机制是基于两阶段提交协议和基于补偿机制的机制，开发者需要根据实际情况选择适合自己的机制来保证分布式系统的数据一致性。