分布式事务的具体实现：两阶段提交（2PC）

本文主要是介绍分布式事务的具体实现：两阶段提交（2PC），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

分布式事务的具体实现：两阶段提交（2PC）

🍔前言

”分布式事务“顾名思义，指的是涉及到多个分布式系统或者多个数据库的事务操作。在分布式系统中，如果一个事务涉及到多个独立的组件或者服务，每个组件或服务可能位于不同的物理节点上，那么这个事务就被称为分布式事务。

在分布式系统中实现分布式事务是一个复杂的问题，因为涉及到多个独立的组件或者服务，可能存在网络延迟、通信故障、节点故障等因素。为了保证分布式事务的一致性和可靠性，需要使用合适的事务管理协议和机制，如两阶段提交（2PC）、三阶段提交（3PC）、基于消息的事务、分布式事务管理器等。这些方法都旨在确保在分布式环境中执行的事务要么全部提交，要么全部回滚，从而保证数据的一致性。🤗

而两阶段提交又是较为简单和常用的实现协议，本文主要也是讲述两阶段提交的

简单贴下各协议的定义：~~（可以先只看两阶段提交，其他还不参与讨论）~~

**两阶段提交（Two-Phase Commit，2PC）**是一种用于分布式系统中实现分布式事务的协议。它分为两个阶段：

准备阶段：事务协调者询问所有参与者是否准备好提交或者回滚事务，并等待它们的响应。

提交阶段：如果所有参与者都准备好提交，事务协调者通知它们提交事务；如果有任何一个参与者未能准备好或者出现错误，事务协调者通知它们回滚事务。

三阶段提交（3PC）：三阶段提交是对两阶段提交的改进，通过在第一阶段引入额外的准备阶段来解决某些情况下的阻塞问题。在三阶段提交中，除了准备和提交阶段外，还有一个称为“预提交”或“预准备”阶段，用于减少参与者在第二阶段的等待时间。

基于消息的事务：在分布式系统中，可以使用消息队列等消息传递机制来实现事务的一致性。在这种方法中，事务的各个参与者将事务信息发送到消息队列中，协调者会根据消息的发送情况来决定事务是否提交或者回滚。

两阶段提交的改进：针对两阶段提交的一些不足之处，还有一些改进的方法，如柔性事务（Flexible Transactions）、Paxos协议、Raft算法等。这些方法都是针对分布式系统中事务一致性的改进和优化。

分布式事务管理器：一些分布式数据库系统或者中间件提供了分布式事务管理器（如Java Transaction API，JTA），它们提供了高级的事务管理功能，帮助开发者在分布式环境中管理事务。

🍟两阶段提交协议的实现和作用

MySQL的两阶段提交（Two-Phase Commit，2PC）是一种用于确保分布式事务的一致性的协议。。MySQL的两阶段提交协议包括以下两个阶段：（请仔细阅读两个阶段的具体实现）

准备阶段（Prepare Phase）：
- 在这个阶段，事务的协调者（通常是MySQL服务器）会向所有涉及的数据库或者资源管理器发送准备请求。
- 每个数据库或者资源管理器收到准备请求后，会执行相应的操作，并且记录准备状态（prepared）。如果准备成功，就向协调者发送准备就绪的信号。
- 协调者等待所有参与者都发送准备就绪的信号，如果有任何一个参与者未能准备就绪或者出现了错误，协调者将会发送回滚请求给所有参与者。
提交阶段（Commit Phase）：
- 如果所有的参与者都准备就绪，协调者会向它们发送提交请求。
- 参与者接收到提交请求后，会正式提交事务，并且释放相关资源。
- 如果有任何一个参与者未能接收到提交请求或者出现了错误，协调者将会发送回滚请求给所有参与者。

这些话说的有点笼统且并没有和具体数据库操作连接起来：更加详细的操作如下（~~👶也能看懂233~~)：

第一阶段 - 准备阶段：

协调者发送准备请求： 协调者向所有参与者发送准备请求，询问它们是否可以执行事务操作，并等待它们的响应。
参与者准备就绪： 参与者在收到准备请求后，进行本地事务的准备工作，如锁定资源、写入日志等，并向协调者发送准备就绪的消息。
协调者等待响应： 协调者收到所有参与者的准备就绪消息后，等待一段时间以确保所有参与者都已准备就绪。

第二阶段 - 提交阶段：

协调者发送提交请求： 如果协调者收到了所有参与者的准备就绪消息，它会向所有参与者发送提交请求，要求它们提交事务。
参与者执行提交操作： 参与者在收到提交请求后，正式执行事务提交操作，并释放相关资源。如果提交成功，参与者会向协调者发送提交成功的消息；如果提交失败，参与者会向协调者发送提交失败的消息。
协调者等待结果： 协调者收到所有参与者的提交结果后，根据结果决定是否将事务标记为提交或者回滚。如果所有参与者都提交成功，协调者将向应用程序返回提交成功的消息；如果有任何一个参与者提交失败或者超时未响应，协调者将向应用程序返回提交失败的消息，并要求所有参与者回滚事务。

通过这两个阶段，MySQL的两阶段提交协议可以确保要么所有的数据库都成功提交事务，要么所有的数据库都回滚事务，从而保证了分布式系统中的数据一致性。

就像是军训一样，准备阶段：教官让所有同学都立正站好，所有同学都得对齐站好，谁没有站好，全部同学都得重新立正，直到所有同学都准备好，然后，训练阶段：同学们都站一排齐步走，只要有一个没走齐的就重新开始；（👴已经尽力去解释了，我相信即使没有学过计算机的应该也知道这玩意是什么了，嘿嘿）；看着是不是毫无压力，

🌭两阶段提交的必要性

我们都知道了两阶段协议其实就是事务在分布式的具体实现；所以其也拥有了事务的特征：核心目的是确保分布式事务的原子性和一致性，即要么所有数据库都成功提交事务，要么都回滚事务，从而保证了数据的一致性。要是总结的话，两阶段提交协议的必要性包括以下几个方面：

数据一致性：在分布式系统中，由于涉及到多个独立的数据库或者资源管理器，可能出现某些数据库提交成功而其他数据库提交失败的情况，导致数据不一致。两阶段提交协议通过协调者的调度和协调，确保了要么所有数据库都成功提交事务，要么都回滚事务，从而保证了数据的一致性。
事务的原子性：原子性是事务的基本属性，表示事务要么全部提交成功，要么全部回滚失败。在分布式系统中，要保证所有参与者都能够按照一致的方式提交或者回滚事务，这就需要引入协调者来统一管理事务的提交和回滚过程，而两阶段提交协议提供了这样的机制。
避免数据丢失：两阶段提交协议确保了在所有数据库都准备就绪后才进行提交操作，避免了数据丢失或不完整的情况发生。即使在网络分区或者节点故障等异常情况下，协调者也能够根据参与者的响应情况来决定是否提交或者回滚事务，从而保证了数据的完整性和可靠性。

🍿实战案例

下边会以银行转账的项目案例来进一步说明其必要性（分布式多数据库系统）

假设有一个在线银行系统，允许用户进行转账操作。在这个系统中，每当用户发起一笔转账请求时，需要在转出账户和转入账户对应的数据库中进行更新操作。下面是针对这个场景的两阶段提交的必要性分析：

第一阶段 - 准备阶段：

用户A向用户B转账100元。系统需要在用户A的账户数据库和用户B的账户数据库中分别执行相应的更新操作。
在准备阶段，系统向用户A的账户数据库发送准备请求，要求进行扣款操作，并等待其响应。

收到准备请求： 转出账户数据库收到系统的准备请求后，首先检查账户余额是否足够扣款，并锁定转出账户以防止并发操作。
准备就绪响应： 如果账户余额足够扣款，并且成功锁定转出账户，转出账户数据库向系统发送准备就绪的响应，表示可以执行扣款操作。

3.同时，系统向用户B的账户数据库发送准备请求，要求进行存款操作，并等待其响应。

收到准备请求： 转入账户数据库收到系统的准备请求后，会锁定转入账户以防止并发操作，并准备执行存款操作。
准备就绪响应： 转入账户数据库向系统发送准备就绪的响应，表示可以执行存款操作。

第二阶段 - 提交阶段：

当所有数据库都准备就绪后，系统向所有数据库发送提交请求。
用户A的账户数据库接收到提交请求后，正式执行扣款操作，并将结果持久化到数据库中。

收到提交请求： 如果在准备阶段收到了系统的提交请求，转出账户数据库会执行实际的扣款操作，并将转出账户的余额更新到数据库中。
提交成功响应： 扣款操作成功完成后，转出账户数据库向系统发送提交成功的响应，表示转出账户的扣款操作已经完成并成功提交。
回滚操作： 如果在准备阶段或提交阶段出现任何错误或失败情况，转出账户数据库会执行回滚操作，取消已经扣款的操作，并释放转出账户的锁定状态。

3.用户B的账户数据库接收到提交请求后，正式执行存款操作，并将结果持久化到数据库中。

收到提交请求： 在收到系统的提交请求后，转入账户数据库会执行实际的存款操作，并将转入账户的余额更新到数据库中。
提交成功响应： 存款操作成功完成后，转入账户数据库向系统发送提交成功的响应，表示转入账户的存款操作已经完成并成功提交。
回滚操作： 如果在准备阶段或提交阶段出现任何错误或失败情况，转入账户数据库会执行回滚操作，取消已经执行的存款操作，并释放转入账户的锁定状态。

必要性分析：

数据一致性：如果不使用两阶段提交，可能会出现一种情况，即用户A的账户数据库已经扣款成功，但是用户B的账户数据库却未能成功存款。这样会导致转账操作的数据不一致，用户的资金可能会出现异常。
保证事务的完整性：使用两阶段提交可以确保要么转账操作的所有数据库都成功提交，要么都回滚，从而保证了整个事务的完整性。
避免数据丢失：两阶段提交可以确保在所有数据库都准备就绪后才进行提交操作，避免了数据丢失或不完整的情况发生，提高了系统的稳定性和可靠性。