关于 TransactionScope 的一切

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• 1. 引言
• 2. 背景
• 3. 如何使用 TransactionScope
• 4. 事务
• 5. 业务事务
• 6. 数据库事务
• 7. 本地事务
• 8. 分布式事务
• 9. 分布式事务系统架构
• 10. 连接事务
• 11. 隐式事务
• 12. 事务属性
• 13. 事务隔离级别
• 14. TransactionScope 默认属性
• 15. 事务隔离级别的选择
• 16. 要求-1
• 17. 要求-2
• 18. 分布式事务性能
• 19. 要求-3
• 20. 要求-4
• 21. 要求-5
• 22. 兴趣点

1. 引言

TransactionScope 是 .NET Framework 中一个非常特殊且重要的类。支持代码块的事务是该类的主要职责。我们经常使用此类来管理代码中的本地事务和分布式事务。TransactionScope 的使用非常简单明了。它非常可靠且易于使用。因此，它在 .NET 开发人员中非常受欢迎。在本文中，我将通过代码示例解释事务相关的理论，并展示各种可以使用 TransactionScope 及其各种选项来管理实际事务的场景。

2. 背景

对于任何业务应用程序来说，事务管理都非常非常重要。每一个大型开发框架都提供了一个用于管理事务的组件。.NET Framework 是一个大型开发框架，它也提供了自己的事务管理组件。在 .NET Framework 2.0 发布之前，我们使用 SqlTransaction 来管理事务。从 2.0 版本开始，.NET Framework 引入了 TransactionScope 类。这个类位于 System.Transactions 程序集中。这个类提供了一个事务框架，借助该框架，任何 .NET 开发人员都可以编写事务性代码，而无需了解太多细节。因此，它在 .NET 开发人员中非常受欢迎，并且他们广泛使用它来管理事务。但故事还没有结束。我可以说故事才刚刚开始。

在现实世界中，您会遇到一些特殊情况、特殊问题，仅仅了解如何使用 TransactionScope 是不够的。要解决死锁、超时等事务性问题，您必须了解与事务直接/间接相关的每一个概念。别无选择。因此，事务及其相关组件的概念需要清晰。

3. 如何使用 TransactionScope

在 .NET 应用程序中使用 TransactionScope 非常非常简单。任何人都可以按照以下步骤进行操作：

1. 将 System.Transactions 程序集添加到项目中。
2. 使用 TransactionScope 类通过 `using` 语句创建一个事务范围/区域。
3. 编写需要事务支持的代码。
4. 执行 TransactionScope.Complete 方法来提交并完成事务。

确实，就是这么简单。但在实际项目中，仅了解这些知识是不够的。您需要更多的事务相关知识，否则您将无法处理事务相关的问题。所以，首先，我们应该清楚事务概念。

4. 事务

什么是事务？您可以从各种来源（如维基百科、其他网站、书籍、文章、博客）找到事务的定义。简而言之，我们可以说，一系列被视为一个整体的工作，要么全部完成，要么不完成。

示例：将钱从银行账户 A 转账到账户 B

一系列（实际上是两个）任务/进程

1. 从账户 A 提取金额
2. 将该金额存入账户 B

我们理解，从账户 A 到账户 B 的转账包含两个独立的过程。只有当这两个过程都单独成功时，转账才会被认为是准确和成功的。如果不是这样，假设过程 1 成功但过程 2 失败，那么钱将从账户 A 中扣除，但不会存入账户 B。如果发生这种情况，那将非常糟糕，没有人会接受。

5. 业务事务

业务事务是客户/供应商/股东以及其他参与商业活动的其他方之间的交互。在本文中，我将不介绍任何关于业务事务的内容。

6. 数据库事务

在软件开发中，当我们说事务时，我们默认会猜测是数据库事务。在数据库事务中，我们可以说，一系列数据操作语句（insert/update/delete）作为一个整体执行。所有语句要么成功执行，要么所有语句都失败，从而使数据库处于一致状态。数据库事务实际上以准确的方式表示数据库状态的更改。

7. 本地事务

一种事务，其中一系列数据操作语句在单个数据源/数据库上作为一个整体执行。它实际上是一个由数据库直接处理的单阶段事务。为了管理本地事务，System.Transactions 有一个轻量级事务管理器 (LTM)。它充当网关。由 System.Transactions 启动的所有事务都由该组件直接处理。如果它根据某些预定义规则发现事务性质是分布式的，它会回退到 MSDTC 分布式事务。

8. 分布式事务

一种与多个数据源协同工作的事务称为分布式事务。如果事务失败，受影响的数据源将被回滚。在 System.Transactions 中，MSDTC (Microsoft Distributed Transaction Coordinator) 管理分布式事务。它实现两阶段提交协议。分布式事务比本地事务慢得多。当事务对象意识到需要分布式事务时，它会自动将本地事务升级为分布式事务。开发人员在此处无能为力。

9. 分布式事务系统架构

我们知道在分布式事务中，有多个站点参与。每个站点都有两个组件

1. 事务管理器
2. 事务协调器

1. 事务管理器：维护一个日志，并在需要恢复时使用该日志。它通过启动和完成事务来控制整个事务，并管理事务的持久性和原子性。它还协调一个或多个资源上的事务。有两种类型的事务管理器。

1. 本地事务管理器：仅协调单个资源上的事务。
2. 全局事务管理器：协调多个资源上的事务。

2. 事务协调器：启动站点上发生的事务的执行。将子事务分发到适当的站点，以便它们可以在这些站点上执行。协调每个站点的每个事务。结果，事务被提交或回滚到所有站点。

10. 连接事务

直接与数据库连接（SqlConnection）绑定的事务称为连接事务。SqlTransaction (IDbTransaction) 是连接事务的一个例子。在 .NET Framework 1.0/1.1 中，我们使用 SqlTransaction。

string connString = ConfigurationManager.ConnectionStrings["db"].ConnectionString;
using (var conn = new SqlConnection(connString))
{
    conn.Open();
    using (IDbTransaction tran = conn.BeginTransaction())
    {
        try
        {
            // transactional code...
            using (SqlCommand cmd = conn.CreateCommand())
            {
                cmd.CommandText = "INSERT INTO Data(Code) VALUES('A-100');";
                cmd.Transaction = tran as SqlTransaction;
                cmd.ExecuteNonQuery();
            }
            tran.Commit();
        }
        catch(Exception ex)
        {
            tran.Rollback();
            throw;
        }
    }
}

11. 隐式事务

一种事务，它自动识别需要事务支持的代码块，而无需显式提及任何与事务相关的内容。隐式事务不只是绑定到数据库，任何支持事务的提供程序都可以使用。TransactionScope 实现隐式事务。如果您查看 TransactionScope 的用法，您不会发现任何事务相关的内容被发送到任何方法或设置任何属性。如果代码块属于任何 TransactionScope，则会自动将其与事务关联。WCF 事务是事务感知提供程序的另一个示例。任何人都可以编写像 WCF 实现一样的事务感知提供程序。

12. 事务属性

事务有四个重要属性。我们称之为 ACID 属性。它们是

1. A-原子性
2. C-一致性
3. I-隔离性
4. D-持久性
1. 原子性：如果事务的所有部分单独成功，则数据将被提交，数据库将被更改。如果事务的任何一部分失败，那么事务的所有部分都将失败，数据库将保持不变。事务的一部分可能因各种原因而失败，例如业务规则违反、断电、系统崩溃、硬件故障等。
2. 一致性：事务将遵循各种数据库规则（如各种数据完整性约束（主键/唯一键、检查/非空约束、具有有效引用的引用完整性、级联规则）等），将数据库从一个有效状态更改为另一个有效状态。
3. 隔离性：一个事务将对另一个事务隐藏。换句话说，我们可以说，如果两个事务并发执行，那么一个事务将不会影响另一个事务。
4. 持久性：在事务成功完成后（提交到数据库）后，更改的数据在任何情况下（如系统故障、数据库崩溃、硬件故障、断电等）都不会丢失。

13. 事务隔离级别

现在我将开始解释与事务直接相关的非常重要的一点，那就是事务隔离级别。为什么它如此重要？首先，我之前解释过隔离性是重要的事务属性。它描述了每个事务都与其他事务隔离，并且不会影响其他并发执行的事务。事务管理系统如何实现这一重要功能？

事务管理系统引入了锁定机制。借助此机制，一个事务可以与其他事务隔离。锁定策略的行为因每个事务设置的隔离级别而异。.NET 事务范围中有四种非常重要的隔离级别。它们是

1. 串行化
2. 可重复读
3. 读已提交
4. 读未提交

在开始解释隔离级别之前，我需要解释事务内部的数据读取机制。这种数据读取机制对于正确理解隔离级别非常重要。

• 脏读：一个事务读取了另一个事务已更改但尚未提交的数据。您可能会根据该数据做出决定/采取行动。当稍后回滚数据时，问题就会出现。如果发生回滚，您的决定/行动将是错误的，并会在您的应用程序中产生 bug。
• 不可重复读：一个事务多次读取同一表中的同一数据。当每次读取的数据都不同时，问题就会出现。
• 幻读：假设一个事务首先读取一个表，发现有 100 行。当同一个事务进行另一次读取时，发现有 101 行，问题就会出现。额外的行称为幻行。

现在我将简要解释重要的隔离级别

1. 串行化：最高级别的隔离。在读写发生时，它会独占锁定数据。它获取范围锁，以防止创建幻行。
2. 可重复读：第二高级别的隔离。与串行化相同，除了它不获取范围锁，因此可能会创建幻行。
3. 读已提交：它允许共享锁并仅读取已提交的数据。这意味着永远不要读取事务中间的已更改数据。
4. 读未提交：它是最低级别的隔离。它允许脏读。

现在我将开始解释 TransactionScope 及其用法模式

14. TransactionScope 默认属性

了解 TransactionScope 对象的默认属性非常重要。为什么？因为很多时候我们创建并使用该对象而不进行任何配置。

三个非常重要的属性是

1. IsolationLevel
2. Timeout
3. TransactionScopeOptions

我们像这样创建和使用 TransactionScope

using (var scope = new TransactionScope())
{
    //transctional code…
    scope.Complete();
} 

这里 TransactionScope 对象是用默认构造函数创建的。我们没有为 IsolationLevel、Timeout 和 TransactionScopeOptions 定义任何值。因此，它会获得这三个属性的默认值。所以现在我们需要知道这些属性的默认属性值是什么。

属性	默认值	可用选项
IsolationLevel	串行化	Serializable, Read Committed, Read Un Committed, Repeatable Read
Timeout	1 分钟	最多 10 分钟
TransactionScopeOption	必需	Required, Required New, Suppress

1. 隔离级别：它定义了事务内部数据读取的锁定机制和策略。
2. 超时：对象将等待事务完成多长时间。切勿将其与 SqlCommand 的 Timeout 属性混淆。SqlCommand Timeout 定义 SqlCommand 对象等待数据库操作（select/insert/update/delete）完成多长时间。
3. TransactionScopeOption：这是一个枚举。此枚举中有三个可用选项

否	选项	描述
1	必需	这是 TransactionScope 的默认值。如果已存在任何事务，它将加入该事务，否则创建新事务。
2	RequiredNew	选择此选项时，始终会创建一个新事务。此事务与其外部事务无关。
3	Suppress	选择此选项时，不会创建任何事务。即使已经

如何知道这些属性的默认值？

System.Transactions 程序集有两个类

1. 事务
2. TransactionManager

这些类将提供默认值。在 TransactionScope 内部，如果您运行以下代码，您将知道默认值：

using (var scope = new System.Transactions.TransactionScope())
{
    IsolationLevel isolationLevel = Transaction.Current.IsolationLevel;
    TimeSpan defaultTimeout = TransactionManager.DefaultTimeout;
    TimeSpan maximumTimeout = TransactionManager.MaximumTimeout;
}

是否可以覆盖默认属性值？

是的，您可以。假设您希望默认值为 30 秒，最大超时值为 20 分钟。如果这是要求，则可以使用 web.config 来实现。

<system.transactions>    
    <defaultSettings timeout="30"/>
    <machineSettings maxTimeout="1200"/>
</system.transactions>

<section name="machineSettings" type="System.Transactions.Configuration.MachineSettingsSection,
System.Transactions,Version=2.0.0.0,Culture=neutral,PublicKeyToken=b77a5c561934e089,
Custom=null"allowdefinition="MachineOnly"allowexedefinition="MachineToApplication" />

15. 事务隔离级别的选择

在使用隔离级别时，您需要有正确的知识。下表将为您提供一个基本概念，以便您可以理解基础知识并为您的事务范围选择合适的隔离级别。

现在我将通过场景解释如何使用 TransactionScope

16. 要求-1

创建一个隔离级别为读已提交且事务超时为 5 分钟的事务。

实现

var option = new TransactionOptions();
option.IsolationLevel = IsolationLevel.ReadCommitted;
option.Timeout = TimeSpan.FromMinutes(5);
using (var scope = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required, option))
{
    ExcuteSQL("CREATE TABLE MyNewTable(Id int);");                                        
    scope.Complete();
} 

首先，创建 TransactionOptions 并将其 IsolationLevel 和 Timeout 属性分别设置为 ReadCommitted 和 5 分钟。

其次，通过创建具有参数化构造函数的 TransactionScope 对象来创建一个事务块。在此构造函数中，您将传递一个您之前创建的 TransactionOptions 对象以及 TransactionScopeOption.Required 值。

一个重要的注意事项：很多时候我们在事务中使用 DDL（数据定义语言）语句时会感到困惑，并且会提出一个问题：它是否支持 DDL 事务？答案是肯定的。您可以在事务中使用 DDL 语句，如 create/alter/drop 语句。您甚至可以在事务中使用 Truncate 语句。

17. 要求-2

我们需要创建一个事务，其中一个数据库操作将在我的本地数据库中，而另一个将在远程数据库中。

实现

using (var scope = new TransactionScope())
{
    UpdateLocalDatabase();
    UpdateRemoteDatabase();
    scope.Complete();
} 

本地或远程/分布式事务的实现代码在事务中没有区别。之前我说过 TransactionScope 实现隐式事务类型。这意味着它会自动标记需要事务支持的代码块，无论是本地还是远程。但是，在处理分布式事务时，您可能会遇到错误。错误消息将如下所示：

"伙伴事务管理器已禁用对远程/网络事务的支持。"

如果您遇到这种类型的异常，您需要配置 MSDTC 的安全设置，包括本地和远程服务器，并确保服务正在运行。

要查找 MSDTC 配置界面，请转到

控制面板 > 管理工具 > 组件服务 > 分布式事务协调器 > LocalDTC

安全选项卡的一些选项描述如下：

18. 分布式事务性能

分布式事务比本地事务慢。两阶段提交协议用于管理分布式事务。两阶段提交协议只不过是一种执行分布式事务的算法。主要使用三种提交协议

1. 自动提交：如果所有 SQL 语句都成功执行，则事务会自动提交；如果其中任何一条语句执行失败，则会回滚。
2. 两阶段提交：事务在最终提交前等待所有参与事务的其他方的消息。它在提交或回滚之前锁定资源。因此，它被称为阻塞协议。在性能方面，它是其速度慢得多的原因。它是管理分布式事务的常用协议。
3. 三阶段提交：如果所有节点都同意，则事务最终提交。它是一种非阻塞协议。在性能方面，它比两阶段提交协议更快。该协议复杂且昂贵，但避免了两阶段提交协议的一些缺点。

19. 要求-3

我想在另一个事务中创建一个事务。

实现

string connectionString = ConfigurationManager.ConnectionStrings["db"].ConnectionString;
var option = new TransactionOptions
{
     IsolationLevel = IsolationLevel.ReadCommitted,
     Timeout = TimeSpan.FromSeconds(60)
};
using (var scopeOuter = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required, option))
{
    using (var conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        using (SqlCommand cmd = conn.CreateCommand())
        {
            cmd.CommandText="INSERT INTO Data(Code, FirstName)VALUES('A-100','Mr.A')";
            cmd.Connection.Open();
            cmd.ExecuteNonQuery();
        }
    }
    using (var scopeInner = new TransactionScope(TransactionScopeOption.Required, option))
    {
        using (var conn = new SqlConnection(connectionString))
        {
            using (SqlCommand cmd = conn.CreateCommand())
            {
                cmd.CommandText="INSERT INTO Data(Code, FirstName) VALUES('B-100','Mr.B')";
                cmd.Connection.Open();
                cmd.ExecuteNonQuery();
            }
        }
        scopeInner.Complete();
    }
    scopeOuter.Complete();
}

在另一个（嵌套）事务中创建事务没有问题。您应该定义内部事务的行为。这种行为取决于 TransactionScopeOption 的值。如果您选择 Required 作为 TransactionScopeOption，它将加入其外部事务。这意味着如果外部事务已提交，则内部事务将提交；如果外部事务已回滚，则内部事务将回滚。如果您选择 TrasnactionScopeOption 的 RequiredNew 值，则会创建一个新事务，并且此事务将独立提交或回滚。在处理 TransactionScope 的嵌套事务之前，您必须清楚这些概念。

20. 要求-4

我想从事务中显式调用回滚。

实现

using (var scope = new TransactionScope())
{
    //either 1 of following lines will use
    Transaction.Current.Rollback();
    scope.Dispose();
    //if you comment the following line transaction will
    //automatically be rolled back
    //scope.Complete();
}

如果您不调用 TransactionScope.Complete() 方法，则事务将自动回滚。如果您需要为某些场景显式调用回滚，则有两种选择：

1. 执行 Transaction.Current.Rollback() 将回滚当前事务。
2. 执行 TransactionScope.Dispose() 也将回滚当前事务。

只有一件事：请记住，如果您显式调用 Transaction.Rollback() 或 TranactionScope.Dispose()，则不应调用 TransactionScope.Complete() 方法。如果您这样做，您将收到一个 ObjectDisposeException。

"无法访问已释放的对象。对象名称：'TransactionScope'"

21. 要求-5

我想在事务范围内动态创建一个文件/文件夹。如果我的事务被回滚，我希望创建的文件/文件夹被自动删除，就像数据库行一样。

实现

string newDirectory = @"D:\TestDirectory";
string connectionString = ConfigurationManager.ConnectionStrings["db"].ConnectionString;
using (var scope = new TransactionScope())
{
    using (var conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        using (SqlCommand cmd = conn.CreateCommand())
        {
            cmd.CommandText = "Insert into data(Code) values ('A001');";
            cmd.Connection.Open();
            cmd.ExecuteNonQuery();
        }
    }
    Directory.CreateDirectory(newDirectory);
    File.Create(@"D:\NewFile.txt").Dispose();
    scope.Dispose();
} 

TranactionScope 不仅限于数据库。它支持文件系统、MSMQ 等其他数据源。但您需要更多工作来支持 TranactionScope。首先，我在上面的代码块中显示的 **将不起作用**。为什么？因为默认情况下，目录创建和文件创建不会被标记为事务。那么我们需要做什么？

public interface IEnlistmentNotification
{       
    void Commit(Enlistment enlistment);       
    void InDoubt(Enlistment enlistment);      
    void Prepare(PreparingEnlistment preparingEnlistment);        
    void Rollback(Enlistment enlistment);
} 

System.Transactions 命名空间有一个名为 IEnlistmentNotification 的接口。如果我希望我的组件/服务支持事务，我需要实现该接口。以下代码将展示一种非常简单直接的实现方式：

public class DirectoryCreator : IEnlistmentNotification
{
    public string _directoryName; 
    private bool _isCommitSucceed = false;
    public DirectoryCreator(string directoryName)
    {
        _directoryName = directoryName;
        Transaction.Current.EnlistVolatile(this, EnlistmentOptions.None);
    }
    public void Commit(Enlistment enlistment)
    {
        Directory.CreateDirectory(_directoryName);
        _isCommitSucceed = true;
        enlistment.Done();
    }
    public void InDoubt(Enlistment enlistment)
    {
        enlistment.Done();
    }
    public void Prepare(PreparingEnlistment preparingEnlistment)
    {
        preparingEnlistment.Prepared();
    }
    public void Rollback(Enlistment enlistment)
    {
        if (_isCommitSucceed))
            Directory.Delete(_directoryName);
        enlistment.Done();
    }
} 

上面的类将创建一个目录（文件夹），并且该组件支持事务。我们可以将此类与任何 TranactionScope 一起使用，如果 TranactionScope 已提交，则目录将被创建；否则，它将被删除（如果已创建）。我这里只展示了目录的创建，如果您愿意，可以创建一个用于文件创建的类/组件。那么，如何在事务范围中使用这个类呢？

string newDirectory = @"D:\TestDirectory";
string connectionString = ConfigurationManager.ConnectionStrings["db"].ConnectionString;
using (var scope = new TransactionScope())
{
    using (var conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        using (SqlCommand cmd = conn.CreateCommand())
        {
            cmd.CommandText = "Insert into data(Code) values ('A001');";
            cmd.Connection.Open();
            cmd.ExecuteNonQuery();
        }
    }
    var creator = new DirectoryCreator(newDirectory);
    Transaction.Current.Rollback();
    //scope.Complete();
}

现在，它将起作用！

Transactional NTFS(TxF) .NET 是一个开源项目。您可以使用此库在 transactionscope 中创建/写入/复制文件/目录，它将自动支持事务。

• 您首先需要从 http://txfnet.codeplex.com 下载组件。
• 将该组件作为引用添加到您的项目中。
• 在您的事务块中使用组件 API。

TxF API 用法代码示例

using (var ts = new System.Transactions.TransactionScope())
{
    using (var conn = new SqlConnection(connectionString))
    {
        using (SqlCommand cmd = conn.CreateCommand())
        {
            cmd.CommandText = "Insert into data(Code) values ('A001');";
            cmd.Connection.Open();
            cmd.ExecuteNonQuery();
        }
    }
    TxF.Directory.CreateDirectory("d:\\xyz", true);
    TxF.File.CreateFile("D:\\abc.txt", File.CreationDisposition.OpensFileOrCreate);
    ts.Complete();
}

TxF 组件支持

• 创建/删除目录
• 创建/删除文件
• 读取/写入文件
• 复制文件

22. 兴趣点

事务管理实际上是一个庞大的主题。它也是一个非常复杂的主题，特别是分布式事务。我已尽力将其呈现得尽可能简单。如果您想获得所有事务相关的知识，您应该对此进行更多研究。我建议您阅读有关事务的研究论文，特别是分布式事务。

您还可以探索更多关于事务感知服务/组件的内容。我在这里展示了一种非常简单的实现方式。但在实际生活中，您可能会面临困难的场景。所以你需要为此做好准备。不久的将来，微软可能会添加事务感知组件，如字典/文件系统/目录服务等。如果发生这种情况，开发人员的生活将会更加轻松。

示例源代码

我已将源代码示例附加到本文中。我使用 Visual Studio 2012 和 .NET Framework 4.5 编写了此源代码。我添加了一个单元测试项目，以便您可以调试/测试代码并正确理解它。

参考文献

• http://msdn.microsoft.com/en-us/library/ms172152(v=vs.110).aspx
• http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.transactions.transactionscope(v=vs.90).aspx
• http://en.wikipedia.org/wiki/ACID
• http://stackoverflow.com/questions/974596/what-is-a-transaction
• http://msdn.microsoft.com/en-us/library/system.transactions.transactionscopeoption(v=vs.110).aspx
• http://stackoverflow.com/questions/224689/transactions-in-net
• http://technet.microsoft.com/en-us/library/dd145385.aspx
• http://msdn.microsoft.com/en-us/magazine/cc163388.aspx