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基于Spring Cloud Alibaba用Seata和TCC模式搞定分布式事务

后端 潘老师 原 3周前 (03-31) 18 ℃ (0) 扫码查看

在微服务架构盛行的当下，分布式事务管理成为开发过程中绕不开的关键难题。今天，我们就借助Seata和TCC模式，并基于Spring Cloud Alibaba框架，通过一个电商案例来深入探讨如何实现分布式事务管理。

一、Seata与TCC模式基础介绍

1.1 Seata简介

Seata（Simple Extensible Autonomous Transaction Architecture）是一款开源的分布式事务解决方案，主要为微服务架构提供高性能且易用的分布式事务支持。它支持多种事务模式，其中TCC（Try-Confirm-Cancel）模式凭借其灵活性和高性能，在互联网场景尤其是电商、金融等领域得到广泛应用。

Seata包含几个核心组件：

  • TC（Transaction Coordinator）：即事务协调者，负责对全局事务的状态进行管理，掌控整个事务的走向。
  • TM（Transaction Manager）：也就是事务管理器，用于定义全局事务的范围，并负责发起事务的提交或回滚操作。
  • RM（Resource Manager）：资源管理器，主要管理分支事务，承担与数据库交互的工作。

1.2 TCC模式解析

TCC模式是一种基于补偿机制的分布式事务模式，整个过程分为三个阶段：

  • Try阶段：尝试执行业务逻辑，这个阶段主要是预留相关资源。以电商场景为例，就是冻结库存，确保后续业务有资源可用。
  • Confirm阶段：确认阶段，用于提交业务逻辑。对应到电商场景，就是真正扣减库存，完成业务操作。
  • Cancel阶段：取消阶段，主要进行回滚操作。比如释放之前冻结的库存，保证数据的一致性。

TCC模式适用于对高并发和高性能有较高要求的场景，通过在业务代码中显式定义补偿逻辑，给予开发者更大的操作灵活性。

二、电商系统案例分析

2.1 业务场景与系统架构

假设我们正在构建一个电商系统，该系统包含以下几个关键微服务：

  • 订单服务（Order Service）：负责创建订单，并记录用户相关信息。
  • 库存服务（Inventory Service）：主要承担商品库存的管理工作。
  • 支付服务（Payment Service）：用于处理用户的支付流程。

在用户下单时，系统需要完成一系列操作：创建订单记录、冻结商品库存、扣款并记录支付状态。只要其中任何一个步骤出现问题，就必须回滚所有操作，以此保证数据的一致性。

2.2 数据库表设计

为了支撑系统功能，设计了以下数据库表：

  • 订单服务表：
CREATE TABLE `orders` (
  `id` BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  `user_id` BIGINT NOT NULL,
  `product_id` BIGINT NOT NULL,
  `quantity` INT NOT NULL,
  `total_amount` DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
  `status` VARCHAR(20) NOT NULL DEFAULT 'PENDING' -- PENDING, CONFIRMED, CANCELLED
);

该表用于存储订单相关信息，包括订单编号、用户ID、商品ID、购买数量、总金额以及订单状态等。

  • 库存服务表：
CREATE TABLE `inventory` (
  `id` BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  `product_id` BIGINT NOT NULL,
  `total_stock` INT NOT NULL,
  `frozen_stock` INT NOT NULL DEFAULT 0
);

此表记录商品库存情况，包含商品ID、总库存数量以及冻结库存数量。

  • 支付服务表：
CREATE TABLE `payment` (
  `id` BIGINT AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY,
  `order_id` BIGINT NOT NULL,
  `user_id` BIGINT NOT NULL,
  `amount` DECIMAL(10, 2) NOT NULL,
  `status` VARCHAR(20) NOT NULL DEFAULT 'PENDING' -- PENDING, SUCCESS, FAILED
);

支付服务表主要存储支付相关信息，如订单ID、用户ID、支付金额以及支付状态。

2.3 服务设计与调用实现

我们借助Spring Cloud Alibaba、Seata TCC和Feign来实现服务间的调用。

  1. 订单服务（Order Service）：订单服务在整个事务中扮演全局事务发起者的角色，负责协调库存和支付服务。
    • TCC接口定义：
public interface OrderTccService {
    @TwoPhaseBusinessAction(name = "OrderTccAction", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void tryCreate(OrderDTO orderDTO, @BusinessActionContextParameter(paramName = "orderId") Long orderId);

    boolean confirm(BusinessActionContext context);

    boolean cancel(BusinessActionContext context);
}

该接口定义了订单服务在TCC模式下的三个核心方法，tryCreate用于尝试创建订单，confirm用于确认订单操作，cancel用于取消订单操作。

- **接口实现**：

@Service
public class OrderTccServiceImpl implements OrderTccService {
    @Autowired
    private OrderMapper orderMapper;
    @Autowired
    private InventoryClient inventoryClient;
    @Autowired
    private PaymentClient paymentClient;

    @Override
    @Transactional
    public void tryCreate(OrderDTO orderDTO, Long orderId) {
        Order order = new Order();
        order.setUserId(orderDTO.getUserId());
        order.setProductId(orderDTO.getProductId());
        order.setQuantity(orderDTO.getQuantity());
        order.setTotalAmount(orderDTO.getTotalAmount());
        order.setStatus("PENDING");
        orderMapper.insert(order);

        // 调用库存服务冻结库存
        inventoryClient.freezeStock(order.getProductId(), order.getQuantity());
        // 调用支付服务冻结金额
        paymentClient.freezePayment(order.getId(), order.getTotalAmount());
    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext context) {
        Long orderId = (Long) context.getActionContext("orderId");
        Order order = orderMapper.selectById(orderId);
        order.setStatus("CONFIRMED");
        orderMapper.updateById(order);
        return true;
    }

    @Override
    public boolean cancel(BusinessActionContext context) {
        Long orderId = (Long) context.getActionContext("orderId");
        Order order = orderMapper.selectById(orderId);
        order.setStatus("CANCELLED");
        orderMapper.updateById(order);
        return true;
    }
}

在实现类中，tryCreate方法在创建订单记录后，调用库存服务和支付服务进行资源预留。confirm和cancel方法分别用于处理订单确认和取消时的逻辑。

- **Feign客户端**：

@FeignClient(name = "inventory-service")
public interface InventoryClient {
    @PostMapping("/inventory/freeze")
    void freezeStock(@RequestParam("productId") Long productId, @RequestParam("quantity") Integer quantity);
}

@FeignClient(name = "payment-service")
public interface PaymentClient {
    @PostMapping("/payment/freeze")
    void freezePayment(@RequestParam("orderId") Long orderId, @RequestParam("amount") BigDecimal amount);
}

Feign客户端用于实现订单服务与库存服务、支付服务之间的远程调用。

  1. 库存服务（Inventory Service）：库存服务主要实现冻结、确认和取消库存的逻辑。
    • TCC接口：
public interface InventoryTccService {
    @TwoPhaseBusinessAction(name = "InventoryTccAction", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void freezeStock(@BusinessActionContextParameter(paramName = "productId") Long productId, Integer quantity);

    boolean confirm(BusinessActionContext context);

    boolean cancel(BusinessActionContext context);
}

定义了库存服务在TCC模式下的相关方法。

- **接口实现**：

@RestController
@RequestMapping("/inventory")
public class InventoryTccServiceImpl implements InventoryTccService {
    @Autowired
    private InventoryMapper inventoryMapper;

    @Override
    @PostMapping("/freeze")
    @Transactional
    public void freezeStock(Long productId, Integer quantity) {
        Inventory inventory = inventoryMapper.selectByProductId(productId);
        if (inventory.getTotalStock() - inventory.getFrozenStock() < quantity) {
            throw new RuntimeException("Insufficient stock");
        }
        inventory.setFrozenStock(inventory.getFrozenStock() + quantity);
        inventoryMapper.updateById(inventory);
    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext context) {
        Long productId = (Long) context.getActionContext("productId");
        Inventory inventory = inventoryMapper.selectByProductId(productId);
        Integer quantity = (Integer) context.getActionContext("quantity");
        inventory.setFrozenStock(inventory.getFrozenStock() - quantity);
        inventory.setTotalStock(inventory.getTotalStock() - quantity);
        inventoryMapper.updateById(inventory);
        return true;
    }

    @Override
    public boolean cancel(BusinessActionContext context) {
        Long productId = (Long) context.getActionContext("productId");
        Inventory inventory = inventoryMapper.selectByProductId(productId);
        Integer quantity = (Integer) context.getActionContext("quantity");
        inventory.setFrozenStock(inventory.getFrozenStock() - quantity);
        inventoryMapper.updateById(inventory);
        return true;
    }
}

freezeStock方法用于检查库存并冻结相应数量的库存，confirm和cancel方法分别处理确认和取消操作时的库存变化。

  1. 支付服务（Payment Service）：支付服务负责处理支付冻结和扣款操作。
    • TCC接口：
public interface PaymentTccService {
    @TwoPhaseBusinessAction(name = "PaymentTccAction", commitMethod = "confirm", rollbackMethod = "cancel")
    void freezePayment(@BusinessActionContextParameter(paramName = "orderId") Long orderId, BigDecimal amount);

    boolean confirm(BusinessActionContext context);

    boolean cancel(BusinessActionContext context);
}

定义了支付服务在TCC模式下的操作方法。

- **接口实现**：

@RestController
@RequestMapping("/payment")
public class PaymentTccServiceImpl implements PaymentTccService {
    @Autowired
    private PaymentMapper paymentMapper;

    @Override
    @PostMapping("/freeze")
    @Transactional
    public void freezePayment(Long orderId, BigDecimal amount) {
        Payment payment = new Payment();
        payment.setOrderId(orderId);
        payment.setAmount(amount);
        payment.setStatus("PENDING");
        paymentMapper.insert(payment);
    }

    @Override
    public boolean confirm(BusinessActionContext context) {
        Long orderId = (Long) context.getActionContext("orderId");
        Payment payment = paymentMapper.selectByOrderId(orderId);
        payment.setStatus("SUCCESS");
        paymentMapper.updateById(payment);
        return true;
    }

    @Override
    public boolean cancel(BusinessActionContext context) {
        Long orderId = (Long) context.getActionContext("orderId");
        Payment payment = paymentMapper.selectByOrderId(orderId);
        payment.setStatus("FAILED");
        paymentMapper.updateById(payment);
        return true;
    }
}

freezePayment方法用于冻结支付金额，confirm和cancel方法分别处理支付成功和取消时的逻辑。

2.4 全局事务发起

在订单服务的控制器中，使用@GlobalTransactional注解来发起全局事务：

@RestController
@RequestMapping("/order")
public class OrderController {
    @Autowired
    private OrderTccService orderTccService;

    @PostMapping("/create")
    @GlobalTransactional
    public String createOrder(@RequestBody OrderDTO orderDTO) {
        orderTccService.tryCreate(orderDTO, null);
        return "Order created successfully";
    }
}

当用户发起创建订单请求时，@GlobalTransactional注解会开启一个全局事务，确保整个下单流程的数据一致性。

三、总结

通过Seata的TCC模式，我们成功在电商系统中实现了分布式事务管理。在这个过程中，订单服务作为TM发起全局事务，库存服务和支付服务作为RM分别处理各自的资源预留和补偿逻辑。借助Spring Cloud Alibaba的Feign完成服务间的调用，利用MyBatis实现数据库操作。这种方案在高并发场景下，既保证了数据的一致性，又具备良好的性能表现，为电商系统等分布式应用的开发提供了可靠的事务管理方式。

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