SpringCloud+RocketMQ实现分布式事务的实践

　　随着互联网公司的微服务越来越多，分布式事务已经成为了我们的经常使用的。所以我们来一步一步的实现基于RocketMQ的分布式事务。接下来，我们将要做的主题写出来。

• RocketMQ的分布式事务结构和说明
• 搭建RocketMQ步骤
• 事务场景，然后准备工程，运行代码

一、RocketMQ的分布式事务结构和说明

　　我们通过下图来了解一下RocketMQ实现分布式事务的结构。采用半消息机制实现分布式事务，半消息顾名思义，就是发送方将消息发送到MQ中的Broker端，这个消息被标记为“暂不投递”状态，这个时间订阅方是不能收到这个消息的，当发送方将提交了Commit后，这个消息才可以被订阅方收到。如果发送方提交了Rollback，那么订阅方就不会收到以该消息。

　　RocketMQ采用的是最终一致性事务，因为它使用了半消息机制，订阅方可能收不到消息，但是最终状态是能保持一致的。

　　我们在讲这个流程前，我们需要先看下图的红色部分，当发送方发给MQ的Commit/Rollback没有收到的时候，这个时候需要启用一个线程，从本地事务库里边查找到当前的状态，根据当前的状态来决定是否重新发送Commit/Rollback，相当于重试。

　　接下来，我们说一下整个执行的过程。

发送方将半消息发送到MQ中，成功后MQ将消息保持好后将结果同步给发送方，即半消息发送成功。当MQ告诉发送方成功后，我们需要记录下发送到MQ的相关的事情，比如发送的消息内容，发送时间，发送的相关ID，比如事务ID，都要做好相应记录。当本地事务库，也可以理解为日志库，我们可以针对发生的问题进行追溯。本地库记录好事务后，发送方就可以将Commit/Rollback提交到MQ了。当MQ收到了Commit命令后，这个时候就会将该条消息发送给订阅方。收到了Rollback后，那该条消息不会投递给订阅方，消息保存3天后删除。

　　整个过程就是这些，大家如果觉得有遗漏的，可以告诉我。

二、搭建RocketMQ

　　我使用的是windos10,所以需要下载windows版本。

　　 进入到RocketMQ的官方地址：http://rocketmq.apache.org/release_notes/release-notes-4.3.0/

　　 下载二进制文件压缩包。如下图：

　　先解压，然后进行环境变量配置，打开菜单，直接输入环境变量。

　　　　变量名：ROCKETMQ_HOME

　　　　值：解压的release的路径，如D:\rocketmq-all-4.3.0-bin-release

　　然后打开CMD命令，进入到解压路径中的bin目标，进行nameserver启动。

start mqnameserv.cmd

　　启动后的效果为：

　　再进行broker的启动，启动需要连到的nameserver为127.0.0.1:9876，打开自动创建Topic，这个时候当用到某个Topic没有的情况下会自动创建一个。

start mqbroker.cmd -n 127.0.0.1:9876 autoCreateTopicEnable=true

　　这个时候Windows的rocketmq就下载好并且启动成功了。

三、事务场景，然后准备工程，运行代码

　　因为我们使用的RocketMq是使用的分布式事务是最终一致性的，柔性的，所以我们使用的场景也要考虑到。我们用的场景就是下订单充话费，用户支付了订单，那么直接给用户的进行充值。购买的订单不会立马充值到手机的，需要等一会才到账，这就是最终一致性。

　　我们使用的如下代码版本号，SpringCloud的版本号要和SpringBoot保持一致，否则会出现类找不到的情况。

SpringCloud(Finchley.RELEASE) + SpringBoot2.0.4.RELEASE + RocketMQ4.3 +MySQL + lombok(插件)

　　我们使用SpringCloud的几个组件：

　　Euerka Server ：用于提供服务注册的能力和发现

　　Euerka Client : 用于进行服务注册

　　Feign:用于服务间的调用

　　Config :用于进行配置

　　接下来，我们创建需要进行配置的表。

DROP TABLE IF EXISTS `spring_cloud_config`;

CREATE TABLE `spring_cloud_config` (
`id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
`akey` varchar(30) DEFAULT NULL,
`avalue` varchar(128) DEFAULT NULL,
`application` varchar(30) DEFAULT NULL,
`aprofile` varchar(30) DEFAULT NULL,
`label` varchar(30) DEFAULT NULL,
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=latin1;



INSERT INTO `spring_cloud_config` (`id`, `akey`, `avalue`, `application`, `aprofile`, `label`)
VALUES
  (2,'name_server','127.0.0.1:9876','product-service','dev','dev'),
  (3,'name_server','127.0.0.1:9876','order-service','dev','dev'),
  (4,'order_topic','order_topic','order-service','dev','dev'),
  (5,'order_topic','order_topic','product-service','dev','dev');

　　我们构建了4个模块，eureka模块用于服务注册和发现，springcloud-config将数据库创建的配置加载供其他工程使用。charge-order-service用于下充值订单，phone-charge-service用于给手机进行充值业务。

　　主要的流程为，通过charge-order-service产生了订单，然后将订单和数量到phone-charge-service进行二次确认看是否还有足够的数量可以使用，如果数量不够的话直接将事务进行rollback，这样消息就不会到消费端。如果下过去的订单号已经充值过了，那么该消息将会被直接丢掉，这也是消息端的幂等设计。

　　接下来，我们看一下生产者以及事务的核心代码。主要用于连接RocketMQ, 执行本地事务，在本地事务中进行二次确认，根据结果进行Commit、Rollback。当连接RocketMQ出现问题的时候可能会收到UNKNOWN,这个时候会调用checkLocalTransaction()方法，用于检查是否将消息发送给RocketMQ了。

package com.hqs.chargeorderservice.mqservice;

import com.alibaba.fastjson.JSONObject;
import com.hqs.chargeorderservice.config.Jms;
import com.hqs.chargeorderservice.service.ProduceOrderService;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.apache.rocketmq.client.exception.MQClientException;
import org.apache.rocketmq.client.producer.LocalTransactionState;
import org.apache.rocketmq.client.producer.TransactionListener;
import org.apache.rocketmq.client.producer.TransactionMQProducer;
import org.apache.rocketmq.common.message.Message;
import org.apache.rocketmq.common.message.MessageExt;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;

import java.util.concurrent.*;


/**
*
* @Description: 分布式事务RocketMQ 生产者
*/
@Slf4j
@Component
public class TransactionProducer {

  /**
   * 需要自定义事务监听器 用于 事务的二次确认 和 事务回查
   */
  private TransactionListener transactionListener ;

  /**
   * 这里的生产者和之前的不一样
   */
  private TransactionMQProducer producer = null;

  /**
   * 官方建议自定义线程 给线程取自定义名称 发现问题更好排查
   */
  private ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 100, TimeUnit.SECONDS,
          new ArrayBlockingQueue<Runnable>(2000), new ThreadFactory() {
      @Override
      public Thread newThread(Runnable r) {
          Thread thread = new Thread(r);
          thread.setName("client-transaction-msg-check-thread");
          return thread;
      }

  });

  public TransactionProducer(@Autowired Jms jms, @Autowired ProduceOrderService produceOrderService) {
      transactionListener = new TransactionListenerImpl(produceOrderService);
      // 初始化 事务生产者
      producer = new TransactionMQProducer(jms.getOrderTopic());
      // 添加服务器地址
      producer.setNamesrvAddr(jms.getNameServer());
      // 添加事务监听器
      producer.setTransactionListener(transactionListener);
      // 添加自定义线程池
      producer.setExecutorService(executorService);

      start();
  }

  public TransactionMQProducer getProducer() {
      return this.producer;
  }

  /**
   * 对象在使用之前必须要调用一次，只能初始化一次
   */
  public void start() {
      try {
          this.producer.start();
      } catch (MQClientException e) {
          e.printStackTrace();
      }
  }

  /**
   * 一般在应用上下文，使用上下文监听器，进行关闭
   */
  public void shutdown() {
      this.producer.shutdown();
  }
}

/**
* @Description: 自定义事务监听器
*/
@Slf4j
class TransactionListenerImpl implements TransactionListener {

  @Autowired
  private ProduceOrderService produceOrderService ;

  public TransactionListenerImpl( ProduceOrderService produceOrderService) {
      this.produceOrderService = produceOrderService;
  }

  @Override
  public LocalTransactionState executeLocalTransaction(Message msg, Object arg) {
      log.info("=========本地事务开始执行=============");
      String message = new String(msg.getBody());
      JSONObject jsonObject = JSONObject.parseObject(message);
      Integer productId = jsonObject.getInteger("productId");
      Integer total = jsonObject.getInteger("total");
      Integer tradeNo = jsonObject.getInteger("tradeNo");
      int userId = Integer.parseInt(arg.toString());
      //模拟执行本地事务begin=======
      /**
       * 本地事务执行会有三种可能
       * 1、commit 成功
       * 2、Rollback 失败
       * 3、网络等原因服务宕机收不到返回结果
       */
      log.info("本地事务执行参数,用户id={},商品ID={},销售库存={}",userId,productId,total);
      int result = produceOrderService.save(userId, productId, total, tradeNo);
      //模拟执行本地事务end========
      //TODO 实际开发下面不需要我们手动返回，而是根据本地事务执行结果自动返回
      //1、二次确认消息，然后消费者可以消费
      if (result == 0) {
          return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
      }
      //2、回滚消息，Broker端会删除半消息
      if (result == 1) {
          return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;
      }
      //3、Broker端会进行回查消息
      if (result == 2) {
          return LocalTransactionState.UNKNOW;
      }
      return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
  }

  /**
   * 只有上面接口返回 LocalTransactionState.UNKNOW 才会调用查接口被调用
   *
   * @param msg 消息
   * @return
   */
  @Override
  public LocalTransactionState checkLocalTransaction(MessageExt msg) {
      log.info("==========回查接口=========");
      String key = msg.getKeys();
      //TODO 1、必须根据key先去检查本地事务消息是否完成。
      /**
       * 因为有种情况就是：上面本地事务执行成功了，但是return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAG的时候
       * 服务挂了，那么最终 Brock还未收到消息的二次确定，还是个半消息 ，所以当重新启动的时候还是回调这个回调接口。
       * 如果不先查询上面本地事务的执行情况 直接在执行本地事务，那么就相当于成功执行了两次本地事务了。
       */
      // TODO 2、这里返回要么commit 要么rollback。没有必要在返回 UNKNOW
      return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
  }
}

　　我们启动一下程序。我们登录localhost:7001注册中心，看到3个服务都成功注册了。

　　然后我们进行下订单调用接口，userId用户编码，productId产品号，total购买量，tradeNo交易订单号

http://localhost:9001/api/v1/order/chargeOrder?userId=1&productId=1&total=1&tradeNo=4

　　charge-order-service显示出来本地执行事务的参数。

　　phone-charge-service消费事务执行的日志。

　　当我们在创建charge-order-service和phone-charge-service的时候一定要注意，将工程里边的application.properties变为bootstrap.yml，要不然程序启动的时候会从8888找config的配置内容。因为SpringCloud里面有个“启动上下文”,主要是用于加载远端的配置,也就是加载ConfigServer里面的配置,默认加载顺序为:加载bootstrap.*里面的配置 --> 链接configserver,加载远程配置 --> 加载application.*里面的配置。

　　好了，代码也放到git地址了，https://github.com/stonehqs/springcloud-rocketmq-transaction,

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