跳至主要内容

Java 中的 Saga 模式：掌握分布式系统中的长时运行事务

弹性异步解耦容错集成微服务事务大约 6 分钟

Saga 设计模式的意图

以容错和可靠的方式管理和协调跨多个服务的分布式事务。

Saga 模式的详细解释以及真实世界的例子

真实世界的例子

想象一家旅行社为客户协调一个度假套餐。该套餐包括预订航班、预订酒店房间和租车。每个预订都由不同的服务提供商管理。如果航班预订成功，但酒店已满，旅行社需要取消航班并通知客户。这样可以确保客户不会只得到一个部分的度假套餐。在 Saga 模式中，这种情况通过一系列协调的事务来管理，其中包括补偿操作（例如取消航班）以保持一致性。

通俗地说

Java 中的 Saga 模式使用一系列事件和补偿操作来协调跨微服务的分布式事务，以确保数据一致性和容错性。

维基百科说

长时运行事务（也称为 Saga 交互模式）是计算机数据库事务，它避免对非本地资源进行锁定，使用补偿来处理故障，可能聚合更小的 ACID 事务（也称为原子事务），并且通常使用协调器来完成或中止事务。与 ACID 事务中的回滚相反，补偿恢复原始状态或等效状态，并且是特定于业务的。例如，预订酒店的补偿操作是取消该预订。

Java 中 Saga 模式的编程示例

Saga 设计模式是一系列本地事务，其中每个事务更新单个服务中的数据。它在微服务架构中特别有用，其中每个服务都有自己的数据库。Saga 模式确保跨服务的數據一致性和容错性。以下是 Saga 模式的关键组件

  1. Saga：Saga 是一系列本地事务，每个事务称为一个章节。Saga 管理这些事务的顺序，确保每个事务按正确的顺序执行，并在事务失败时回滚 Saga。

  2. 章节：Saga 中的每个章节代表一个本地事务。一个章节有一个名称，一个结果（可以是 INIT、SUCCESS 或 ROLLBACK），以及一个输入值。Chapter 类提供方法来获取和设置这些属性。

  3. 服务：服务执行一个本地事务。它处理章节的输入值，并返回一个 ChapterResult。如果事务失败，它将章节的状态设置为 ROLLBACK。

  4. 服务发现：此组件负责发现可用的服务并执行 Saga。它按顺序处理 Saga 中的每个章节。如果一个章节失败，Saga 将被回滚。

  5. Saga 结果：Saga 的结果可以是 PROGRESS、FINISHED 或 ROLLBACKED。这由 Saga 类的 getResult 方法确定。

在真实世界的应用中，Service 类将包含执行本地事务和处理故障的逻辑。Saga 类将管理本地事务的顺序，确保每个事务按正确的顺序执行，并在事务失败时回滚 Saga。

代码片段 1：创建 Saga

使用 Saga 模式的第一步是创建一个 Saga。Saga 是一系列章节，每个章节代表一个本地事务。Saga 类提供方法来添加章节，以及检查是否存在某个章节。

// Create a new Saga
Saga saga = Saga.create();

代码片段 2：向 Saga 中添加章节

Saga 中的每个章节代表一个本地事务。我们可以使用 chapter 方法将章节添加到 Saga 中。

// Add chapters to the Saga
saga.chapter("init an order");
saga.chapter("booking a Fly");
saga.chapter("booking a Hotel");
saga.chapter("withdrawing Money");

代码片段 3：为章节设置输入值

Saga 中的每个章节都可以有一个输入值。我们可以使用 setInValue 方法为最后一个添加的章节设置输入值。

// Set input values for the chapters
saga.chapter("init an order").setInValue("good_order");

代码片段 4：执行 Saga

我们可以使用服务来执行 Saga。该服务将按顺序处理 Saga 中的每个章节。如果一个章节失败，Saga 将被回滚。

// Execute the Saga
var service = sd.findAny();
var goodOrderSaga = service.execute(saga);

代码片段 5：检查 Saga 的结果

我们可以使用 getResult 方法检查 Saga 的结果。该方法返回 Saga 的结果，可以是 PROGRESS、FINISHED 或 ROLLBACKED。

// Check the result of the Saga
SagaResult result = goodOrderSaga.getResult();

SagaApplication 类有一个用于运行示例的 main 方法。

@Slf4j
public class SagaApplication {

  public static void main(String[] args) {
    var sd = serviceDiscovery();
    var service = sd.findAny();
    var goodOrderSaga = service.execute(newSaga("good_order"));
    var badOrderSaga = service.execute(newSaga("bad_order"));
    LOGGER.info("orders: goodOrder is {}, badOrder is {}",
        goodOrderSaga.getResult(), badOrderSaga.getResult());
  }

  private static Saga newSaga(Object value) {
    return Saga
        .create()
        .chapter("init an order").setInValue(value)
        .chapter("booking a Fly")
        .chapter("booking a Hotel")
        .chapter("withdrawing Money");
  }

  private static ServiceDiscoveryService serviceDiscovery() {
    var sd = new ServiceDiscoveryService();
    return sd
        .discover(new OrderService(sd))
        .discover(new FlyBookingService(sd))
        .discover(new HotelBookingService(sd))
        .discover(new WithdrawMoneyService(sd));
  }
}
  1. Saga：SagaApplication 使用 Saga.create() 方法创建一个新的 Saga。然后，它使用 chapter 方法向 Saga 添加章节，并使用 setInValue 方法为每个章节设置输入值。
  2. 服务：SagaApplication 使用服务来执行 Saga 中的章节。每个服务代表一个本地事务。SagaApplication 使用 ServiceDiscoveryService 来发现可用的服务并执行 Saga。
  3. 服务发现：ServiceDiscoveryService 用于发现可用的服务。SagaApplication 使用它来找到一个服务并执行 Saga。
  4. Saga 执行：SagaApplication 使用服务的 execute 方法来执行 Saga。它创建两个 Saga，一个用于正常订单，另一个用于错误订单，并执行它们。
  5. Saga 结果：SagaApplication 使用 getResult 方法检查 Saga 的结果。它记录了正常订单 Saga 和错误订单 Saga 的结果。

总而言之，SagaApplication 创建一个 Saga，向其中添加章节，为每个章节设置输入值，发现服务，使用服务执行 Saga，并检查 Saga 的结果。

运行示例会生成以下控制台输出

11:32:17.779 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'init an order' has been started. The data good_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'booking a Fly' has been started. The data good_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'booking a Hotel' has been started. The data good_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'withdrawing Money' has been started. The data good_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service --  the saga has been finished with FINISHED status
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'init an order' has been started. The data bad_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'booking a Fly' has been started. The data bad_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'booking a Hotel' has been started. The data bad_order has been stored or calculated successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The chapter 'withdrawing Money' has been started. But the exception has been raised.The rollback is about to start
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The Rollback for a chapter 'booking a Hotel' has been started. The data bad_order has been rollbacked successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The Rollback for a chapter 'booking a Fly' has been started. The data bad_order has been rollbacked successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service -- The Rollback for a chapter 'init an order' has been started. The data bad_order has been rollbacked successfully
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.Service --  the saga has been finished with ROLLBACKED status
11:32:17.782 [main] INFO com.iluwatar.saga.choreography.SagaApplication -- orders: goodOrder is FINISHED, badOrder is ROLLBACKED

这是一个关于如何使用 Saga 设计模式的基本示例。在真实世界的应用中，Saga 类将管理本地事务的顺序，确保每个事务按正确的顺序执行，并在事务失败时回滚 Saga。

何时在 Java 中使用 Saga 模式

  • 当您有一个跨多个微服务的复杂事务时。
  • 当您需要确保跨服务的數據一致性，而无需使用传统的两阶段提交时。
  • 当您需要以异步方式处理长时运行事务时。

Java 中 Saga 模式的真实世界应用

  • 管理订单、库存和支付服务的电子商务平台。
  • 在跨多个服务的账户借记和贷记之间进行协调的银行系统。
  • 协调航班、酒店和租车的旅行预订系统。

Saga 模式的优缺点

优点

  • 提高容错性和可靠性。
  • 由于服务解耦，可扩展性得到提高。
  • 处理长时运行事务的灵活性。

权衡

  • 处理补偿事务的复杂性增加。
  • 需要精心设计，以处理部分故障和回滚场景。
  • 由于异步特性，可能会出现延迟。
  • 事件溯源：用于将状态更改捕获为一系列事件，这些事件可以通过提供状态更改的历史记录来补充 Saga 模式。
  • 命令查询责任分离 (CQRS)：可以与 Saga 模式结合使用，将命令和查询责任分离，从而提高可扩展性和容错性。

参考资料和鸣谢

MIT 许可证
版权所有 © 2024 iluwatar