数据不会无缘无故丢失，也不会莫名其妙增加
一、概述
1、曾几何时，知了在一家小公司做项目的时候，都是一个服务打天下，所以涉及到数据一致性的问题，都是直接用本地事务处理。
2、随着时间的推移，用户量增大了，发现一个 Java 服务扛不住了，于是技术大佬决定对于系统进行升级。根据系统的业务对于单体的一个服务进行拆分，然后对于开发人员也进行划分，一个开发人员只开发和维护一个或几个服务中的问题，大家各司其职，分工合作。
3、当然服务拆分不是一蹴而就的，这是一个耗时耗力的庞大工程，大多数系统都是进行多轮拆分，而后慢慢形成一个稳定的系统。遵守一个核心思想：先按总体业务进行一轮拆分，后面再根据拆分后的服务模块，进行一个细致的拆分。
4、随着服务拆分之后，用户量是抗住了，但是发现数据都在不同的服务中存取，这就引出了一个新的问题：跨服务器，如何保证数据的一致性？ 当然，跨服务的分布式系统中不仅仅这个问题，还有其他的一些列问题，如：服务可用性、服务容错性、服务间调用的网络问题等等，这里只讨论数据一致性问题。
5、说到数据一致性，大致分为三种：强一致性、弱一致性、最终一致性。
强一致性：数据一旦写入，在任一时刻都能读取到最新的值。
弱一致性：当写入一个数据的时候，其他地方去读这些数据，可能查到的数据不是最新的
最终一致性：它是弱一致性的一个变种，不追求系统任意时刻数据要达到一致，但是在一定时间后，数据最终要达到一致。
从这三种一致型的模型上来说，我们可以看到，弱一致性和最终一致性一般来说是异步冗余的，而强一致性是同步冗余的，异步处理带来了更好的性能，但也需要处理数据的补偿。同步意味着简单，但也必然会降低系统的性能。
二、理论
上述说的数据一致性问题，其实也就是在说分布式事务的问题，现在有一些解决方案，相信大家多多少少都看到过，这里带大家回顾下。
2.1、二阶段提交
2PC 是一种强一致性设计方案，通过引入一个事务协调器来协调各个本地事务（也称为事务参与者）的提交和回滚。2PC 主要分为 2 个阶段：
1、第一阶段：事务协调器会向每个事务参与者发起一个开启事务的命令，每个事务参与者执行准备操作，然后再向事务协调器回复是否准备完成。但是不会提交本地事务， 但是这个阶段资源是需要被锁住的。
2、第二阶段： 事务协调器收到每个事务参与者的回复后，统计每个参与者的回复，如果每个参与者都回复“可以提交”，那么事务协调器会发送提交命令，参与者正式提交本地事务，释放所有资源，结束全局事务。但是有一个参与者回复“拒绝提交”，那么事务协调器发送回滚命令，所有参与者都回滚本地事务，待全部回滚完成，释放资源，取消全局事务。
事务提交流程
事务回滚流程
当然 2PC 存在的问题这里也提一下，一个是同步阻塞，这个会消耗性能。另一个是协调器故障问题，一旦协调器发生故障，那么所有的参与者处理资源锁定状态，那么所有参与者都会被阻塞。
2.2、三阶段提交
3PC 主要是在 2PC 的基础上做了改进，主要为了解决 2PC 的阻塞问题。它主要是将 2PC 的第一阶段分为 2 个步骤，先准备，再锁定资源，并且引入了超时机制（这也意味着会造成数据不一致）。3PC 的三个阶段包括：CanCommit、PreCommit 和 DoCommit具体细节就不展开赘述了，就一个核心观点：在 CanCommit 的时候并不锁定资源，除非所有参与者都同意了，才开始锁资源。
2.3、TCC 柔性事务
相比较前面的 2PC 和 3PC，TCC 和那哥俩的本质区别就是它是业务层面的分布式事务，而 2PC 和 3PC 是数据库层面的。TCC 是三个单词的缩写：Try、Confirm、Cancel，也分为这三个流程。
Try：尝试，即尝试预留资源，锁定资源
Confirm：确认，即执行预留的资源，如果执行失败会重试
Cancel：取消，撤销预留的资源，如果执行失败会重试
从上图可知，TCC 对于业务的侵入是很大的，而且紧紧的耦合在一起。TCC 相比较 2PC 和 3PC，试用范围更广，可实现跨库，跨不同系统去实现分布式事务。缺点是要在业务代码中去开发大量的逻辑实现这三个步骤，需要和代码耦合在一起，提高开发成本。
事务日志：在 TCC 模式中，事务发起者和事务参与者都会去记录事务日志（事务状态、信息等）。这个事务日志是整个分布式事务出现意外情况（宕机、重启、网络中断等），实现提交和回滚的关键。
幂等性：在 TCC 第二阶段，confirm 或者 cancel 的时候，这两个操作都需要保证幂等性。一旦由于网络等原因导致执行失败，就会发起不断重试。
防悬挂：由于网络的不可靠性，有异常情况的时候，try 请求可能比 cancel 请求更晚到达。cancel 可能会执行空回滚，但是 try 请求被执行的时候也不会预留资源。
2.4、Seata
关于 seata 这里就不多提了，用的最多的是 AT 模式，上回知了逐步分析过，配置完后只需要在事务发起的方法上添加@GlobalTransactional注解就可以开启全局事务，对于业务无侵入，低耦合。感兴趣的话请参考之前讨论 Seata 的内容。
三、应用场景
知了之前在一家公司遇到过这样的业务场景；用户通过页面投保，提交一笔订单过来，这个订单通过上游服务，处理保单相关的业务逻辑，最后流入下游服务，处理业绩、人员晋升、分润处理等等业务。对于这个场景，两边处理的业务逻辑不在同一个服务中，接入的是不同的数据库。涉及到数据一致性问题，需要用到分布式事务。
对于上面介绍的几种方案，只是讨论了理论和思路，下面我来总结下这个业务场景中运用的一种实现方案。采用了本地消息表+MQ 异步消息的方案实现了事务最终一致性，也符合当时的业务场景，相对强一致性，实现的性能较高。下面是该方案的思路图
真实业务处理的状态可能会有多种，因此需要明确哪种状态需要定时任务补偿
假如某条单据一直无法处理结束，定时任务也不能无限制下发，所以本地消息表需要增加轮次的概念，重试多少次后告警，人工介入处理
因为 MQ 和定时任务的存在，难免会出现重复请求，因此下游要做好幂等防重，否则会出现重复数据，导致数据不一致
对于落地实现，话不多说，直接上代码。先定义两张表 tb_order 和 tb_notice_message，分别存订单信息和本地事务信息
CREATE TABLE `tb_order` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键id', `user_id` int(11) NOT NULL COMMENT '下单人id', `order_no` varchar(255) CHARACTER SET latin1 NOT NULL COMMENT '订单编号', `insurance_amount` decimal(16,2) NOT NULL COMMENT '保额', `order_amount` decimal(16,2) DEFAULT NULL COMMENT '保费', `create_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间', `update_time` datetime DEFAULT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间', `is_delete` tinyint(4) DEFAULT '0' COMMENT '删除标识：0-不删除；1-删除', PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
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CREATE TABLE `tb_notice_message` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键id', `type` tinyint(4) NOT NULL COMMENT '业务类型：1-下单', `status` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '1' COMMENT '状态：1-待处理，2-已处理，3-预警', `data` varchar(255) NOT NULL COMMENT '信息', `retry_count` tinyint(4) DEFAULT '0' COMMENT '重试次数', `create_time` datetime NOT NULL COMMENT '创建时间', `update_time` datetime DEFAULT NULL ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间', `is_delete` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '删除标识：0-不删除；1-删除', PRIMARY KEY (`id`)) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=0 DEFAULT CHARSET=utf8mb4;
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处理订单 service，这里可以用到我们之前说过的装饰器模式，去装饰这个 service。把保存本地事务，发送 mq 消息，交给装饰器类去做，而 service 只需要关心业务逻辑即可，也符合开闭原则。
/** * @author 往事如风 * @version 1.0 * @date 2022/12/13 10:58 * @description */@Service@Slf4j@AllArgsConstructorpublic class OrderService implements BaseHandler<Object, Order> {
private final OrderMapper orderMapper;
/** * 订单处理方法：只处理订单关联逻辑 * @param o * @return */ @Override public Order handle(Object o) { // 订单信息 Order order = Order.builder() .orderNo("2345678") .createTime(LocalDateTime.now()) .userId(1) .insuranceAmount(new BigDecimal(2000000)) .orderAmount(new BigDecimal(5000)) .build(); orderMapper.insert(order); return order; }}
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新增OrderService的装饰类OrderServiceDecorate，负责对订单逻辑的扩展，这里是添加本地事务消息，以及发送 MQ 信息，扩展方法添加了Transactional注解，确保订单逻辑和本地事务消息的数据在同一个事务中进行，确保原子性。其中事务消息标记处理中，待下游服务处理完业务逻辑，再更新处理完成。
/** * @author 往事如风 * @version 1.0 * @date 2022/12/14 18:48 * @description */@Slf4j@AllArgsConstructor@Decorate(scene = SceneConstants.ORDER, type = DecorateConstants.CREATE_ORDER)public class OrderServiceDecorate extends AbstractHandler {
private final NoticeMessageMapper noticeMessageMapper;
private final RabbitTemplate rabbitTemplate;
/** * 装饰方法：对订单处理逻辑进行扩展 * @param o * @return */ @Override @Transactional public Object handle(Object o) { // 调用service方法，实现保单逻辑 Order order = (Order) service.handle(o); // 扩展：1、保存事务消息，2、发送MQ消息 // 本地事务消息 String data = "{\"orderNo\":\"2345678\", \"userId\":1, \"insuranceAmount\":2000000, \"orderAmount\":5000}"; NoticeMessage noticeMessage = NoticeMessage.builder() .retryCount(0) .data(data) .status(1) .type(1) .createTime(LocalDateTime.now()) .build(); noticeMessageMapper.insert(noticeMessage); // 发送mq消息 log.info("发送mq消息...."); rabbitTemplate.convertAndSend("trans", "trans.queue.key", JSONUtil.toJsonStr(noticeMessage)); return null; }}
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关于这个装饰者模式，之前有讲到过，可以看下之前发布的内容。
下游服务监听消息，处理完自己的业务逻辑后（如：业绩、分润、晋升等），需要发送 MQ，上游服务监听消息，更新本地事务状态为已处理。这需要注意的是下游服务需要做幂等处理，防止异常情况下，上游服务数据的重试。
/** * @author 往事如风 * @version 1.0 * @date 2022/12/13 18:07 * @description */@Component@Slf4j@RabbitListener(queues = "trans.queue")public class FenRunListener {
@Autowired private RabbitTemplate rabbitTemplate;
@RabbitHandler public void orderHandler(String msg) { log.info("监听到订单消息:{}", msg); // 需要注意幂等，幂等逻辑 log.info("下游服务业务逻辑。。。。。"); JSONObject json = JSONUtil.parseObj(msg); rabbitTemplate.convertAndSend("trans", "trans.update.order.queue.key", json.getInt("id")); }}
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这里插个题外话，关于幂等的处理，我这里大致有两种思路 1、比如根据订单号查一下记录是否存在，存在就直接返回成功。2、redis 存一个唯一的请求号，处理完再删除，不存在请求号的直接返回成功，可以写个 AOP 去处理，与业务隔离。言归正传，上游服务消息监听，下游发送 MQ 消息，更新本地事务消息为已处理，分布式事务流程结束。
/** * @author 往事如风 * @version 1.0 * @date 2022/12/13 18:29 * @description */@Component@Slf4j@RabbitListener(queues = "trans.update.order.queue")public class OrderListener {
@Autowired private NoticeMessageMapper noticeMessageMapper;
@RabbitHandler public void updateOrder(Integer msgId) { log.info("监听消息，更新本地事务消息，消息id:{}", msgId); NoticeMessage msg = NoticeMessage.builder().status(2).id(msgId).updateTime(LocalDateTime.now()).build(); noticeMessageMapper.updateById(msg); }}
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存在异常情况时，会通过定时任务，轮询的往 MQ 中发送消息，尽最大努力去让下游服务达到数据一致，当然重试也要设置上限；若达到上限以后还一直是失败，那不得不考虑是下游服务自身存在问题了（有可能就是代码逻辑存在问题）。
/** * @author 往事如风 * @version 1.0 * @date 2022/12/14 10:25 * @description */@Configuration@EnableScheduling@AllArgsConstructor@Slf4jpublic class RetryOrderJob {
private final RabbitTemplate rabbitTemplate;
private final NoticeMessageMapper noticeMessageMapper;
/** * 最大自动重试次数 */ private final Integer MAX_RETRY_COUNT = 5;
@Scheduled(cron = "0/20 * * * * ? ") public void retry() { log.info("定时任务，重试异常订单"); LambdaQueryWrapper<NoticeMessage> wrapper = Wrappers.lambdaQuery(NoticeMessage.class); wrapper.eq(NoticeMessage::getStatus, 1); List<NoticeMessage> noticeMessages = noticeMessageMapper.selectList(wrapper); for (NoticeMessage noticeMessage : noticeMessages) { // 重新发送mq消息 rabbitTemplate.convertAndSend("trans", "trans.queue.key", JSONUtil.toJsonStr(noticeMessage)); // 重试次数+1 noticeMessage.setRetryCount(noticeMessage.getRetryCount() + 1); noticeMessageMapper.updateById(noticeMessage); // 判断重试次数，等于最长限制次数，直接更新为报警状态 if (MAX_RETRY_COUNT.equals(noticeMessage.getRetryCount())) { noticeMessage.setStatus(3); noticeMessageMapper.updateById(noticeMessage); // 发送告警，通知对应人员 // 告警逻辑（短信、邮件、企微群，等等）.... } } }}
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其实这里有个问题，一个上游服务对应多个下游服务的时候。这个时候往往不能存一条本地消息记录。
这里可以在消息表多加个字段 next_server_count，表示一个订单发起方，需要调用的下游服务数量。上游服务监听的时候，每次会与下游的回调都减去 1，直到数值是 0 的时候，再更新状态是已处理。但是要控制并发，这个字段是被多个下游服务共享的。
还有一种处理方案是为每个下游服务，都记录一条事务消息，用 type 字段去区分，标记类型。实现上游和下游对于事务消息的一对一关系。
最后，达到最大重试次数以后，可以将消息加入到一个告警列表，这个告警列表可以展示在管理后台或其他监控系统中，展示一些必要的信息，去供公司内部人员去人工介入，处理这种异常的数据，使得数据达到最终一致性。
四、总结
其实分布式事务没有一个完美的处理方案，只能说是尽量去满足业务需求，满足数据一致。如果程序不能处理了，最后由人工去兜底，做数据的补偿方案。
五、参考源码
编程文档：https://gitee.com/cicadasmile/butte-java-note
应用仓库：https://gitee.com/cicadasmile/butte-flyer-parent
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