设计支持事务回滚的资源管理器

题目

设计支持事务回滚的资源管理器

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

自定义异常设计,资源安全释放,异常传播控制,补偿操作实现,异常抑制机制

快速回答

实现要点：

• 定义TransactionException封装原始异常和补偿异常
• 使用LinkedHashMap存储资源及补偿操作
• execute()方法中：
  1. 顺序执行操作，失败时触发回滚
  2. 逆序执行补偿操作
  3. 使用addSuppressed()记录补偿异常
• 用try-with-resources确保资源关闭
• 补偿异常不中断回滚流程

问题场景

在分布式系统中管理多个资源（如数据库、消息队列）时，需要实现原子操作：所有资源操作成功则提交，任一失败则执行补偿操作回滚。难点在于：

• 资源类型异构（JDBC连接、文件流、API客户端）
• 补偿操作可能失败
• 需要保留原始异常上下文

核心实现

1. 自定义异常类

public class TransactionException extends Exception {
    public TransactionException(String message, Throwable cause) {
        super(message, cause);
    }
}

2. 资源管理器实现

public class ResourceManager implements AutoCloseable {
    private final LinkedHashMap<AutoCloseable, Runnable> resources = new LinkedHashMap<>();

    public void addResource(AutoCloseable resource, Runnable compensation) {
        resources.put(resource, compensation);
    }

    public void execute() throws TransactionException {
        List<AutoCloseable> succeeded = new ArrayList<>();
        TransactionException firstException = null;

        // 顺序执行操作
        for (Map.Entry<AutoCloseable, Runnable> entry : resources.entrySet()) {
            try {
                if (entry.getKey() instanceof DatabaseConnection) {
                    ((DatabaseConnection) entry.getKey()).executeUpdate();
                } else if (entry.getKey() instanceof FileHandler) {
                    ((FileHandler) entry.getKey()).write();
                }
                succeeded.add(entry.getKey());
            } catch (Exception e) {
                firstException = new TransactionException("Operation failed", e);
                break;
            }
        }

        // 失败时执行补偿
        if (firstException != null) {
            for (int i = succeeded.size() - 1; i >= 0; i--) {
                try {
                    resources.get(succeeded.get(i)).run();
                } catch (Exception compEx) {
                    firstException.addSuppressed(compEx);
                }
            }
            throw firstException;
        }
    }

    @Override
    public void close() {
        resources.keySet().forEach(res -> {
            try { res.close(); } catch (Exception ignored) {}
        });
    }
}

关键设计原理

1. 异常传播控制

• 操作失败时立即捕获异常，但不立即抛出，先记录第一个异常
• 补偿操作中的异常通过addSuppressed()附加到主异常

2. 资源安全释放

• 实现AutoCloseable接口，支持try-with-resources
• close()方法独立于事务结果，始终执行

3. 补偿机制

• 使用LinkedHashMap保证资源添加顺序
• 回滚时逆序执行补偿（LIFO原则）
• 补偿操作封装为Runnable实现解耦

最佳实践

• 异常抑制：Java 7+的addSuppressed()避免异常信息丢失
• 资源隔离：操作异常与关闭逻辑分离
• 防御性编程：补偿操作捕获所有异常，确保继续执行后续补偿
• 日志记录：关键节点记录操作状态，便于故障排查

常见错误

扩展知识

• Saga模式：长事务解决方案，每个操作对应补偿操作
• Try-With-Resources原理：编译器自动生成finally块调用close()
• 异常消耗性能：创建异常栈跟踪代价高，高频场景需优化
• Spring的TransactionTemplate：声明式事务管理的底层实现参考