拜託，面試請不要再問我TCC分散式事務的實現原理！
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目錄
一、寫在前面
二、業務場景介紹
三、進一步思考
四、落地實現TCC分散式事務
(1)TCC實現階段一：Try
(2)TCC實現階段二：Confirm
(3)TCC實現階段三：Cancel
五、總結與思考
一、寫在前面
之前網上看到很多寫分散式事務的文章，不過大多都是將分散式事務各種技術方案簡單介紹一下。很多朋友看了不少文章，還是不知道分散式事務到底怎麼回事，在專案裡到底如何使用。
所以咱們這篇文章，就用大白話+手工繪圖，並結合一個電商系統的案例實踐，來給大家講清楚到底什麼是TCC分散式事務。
首先說一下，這裡可能會牽扯到一些Spring Cloud的原理，如果有不太清楚的同學，可以參考之前的文章：《拜託，面試請不要再問我Spring Cloud底層原理！》。
二、業務場景介紹
咱們先來看看業務場景，假設你現在有一個電商系統，裡面有一個支付訂單的場景。
那對一個訂單支付之後，我們需要做下面的步驟：
- 更改訂單的狀態為“已支付”
- 扣減商品庫存
- 給會員增加積分
- 建立銷售出庫單通知倉庫發貨
這是一系列比較真實的步驟，無論大家有沒有做過電商系統，應該都能理解。
三、進一步思考
好，業務場景有了，現在我們要更進一步，實現一個TCC分散式事務的效果。
什麼意思呢？也就是說，訂單服務-修改訂單狀態，庫存服務-扣減庫存，積分服務-增加積分，倉儲服務-建立銷售出庫單。
上述這幾個步驟，要麼一起成功，要麼一起失敗， 必須是一個整體性的事務 。
舉個例子，現在訂單的狀態都修改為“已支付”了，結果庫存服務扣減庫存失敗。那個商品的庫存原來是100件，現在賣掉了2件，本來應該是98件了。
結果呢？由於庫存服務操作資料庫異常，導致庫存數量還是100。這不是在坑人麼，當然不能允許這種情況發生了！
但是如果你不用TCC分散式事務方案的話，就用個Spring Cloud開發這麼一個微服務系統，很有可能會幹出這種事兒來。
我們來看看下面的這個圖，直觀的表達了上述的過程。
所以說，我們有必要使用TCC分散式事務機制來保證各個服務形成一個整體性的事務。
上面那幾個步驟，要麼全部成功，如果任何一個服務的操作失敗了，就全部一起回滾，撤銷已經完成的操作。
比如說庫存服務要是扣減庫存失敗了，那麼訂單服務就得撤銷那個修改訂單狀態的操作，然後得停止執行增加積分和通知出庫兩個操作。
說了那麼多，老規矩，給大家上一張圖，大夥兒順著圖來直觀的感受一下。
四、落地實現TCC分散式事務
那麼現在到底要如何來實現一個TCC分散式事務，使得各個服務，要麼一起成功？要麼一起失敗呢？
大家稍安勿躁，我們這就來一步一步的分析一下。咱們就以一個Spring Cloud開發系統作為背景來解釋。
1、TCC實現階段一：Try
首先，訂單服務那兒，他的程式碼大致來說應該是這樣子的：
如果你之前看過Spring Cloud架構原理那篇文章，同時對Spring Cloud有一定的瞭解的話，應該是可以理解上面那段程式碼的。
其實就是訂單服務完成本地資料庫操作之後，通過Spring Cloud的Feign來呼叫其他的各個服務罷了。
但是光是憑藉這段程式碼，是不足以實現TCC分散式事務的啊？！兄弟們，彆著急，我們對這個訂單服務修改點兒程式碼好不好。
首先，上面那個訂單服務先把自己的狀態修改為： OrderStatus.UPDATING 。
這是啥意思呢？也就是說，在pay()那個方法裡，你別直接把訂單狀態修改為已支付啊！你先把訂單狀態修改為 UPDATING ，也就是修改中的意思。
這個狀態是個沒有任何含義的這麼一個狀態，代表有人正在修改這個狀態罷了。
然後呢，庫存服務直接提供的那個reduceStock()接口裡，也別直接扣減庫存啊，你可以是 凍結掉庫存 。
舉個例子，本來你的庫存數量是100，你別直接100 - 2 = 98，扣減這個庫存！
你可以把可銷售的庫存：100 - 2 = 98，設定為98沒問題，然後在一個單獨的凍結庫存的欄位裡，設定一個2。也就是說，有2個庫存是給凍結了。
積分服務的addCredit()介面也是同理，別直接給使用者增加會員積分。你可以先在積分表裡的一個 預增加積分欄位 加入積分。
比如：使用者積分原本是1190，現在要增加10個積分，別直接1190 + 10 = 1200個積分啊！
你可以保持積分為1190不變，在一個預增加欄位裡，比如說prepare_add_credit欄位，設定一個10，表示有10個積分準備增加。
倉儲服務的saleDelivery()介面也是同理啊，你可以先建立一個銷售出庫單，但是這個銷售出庫單的狀態是“ UNKNOWN ”。
也就是說，剛剛建立這個銷售出庫單，此時還不確定他的狀態是什麼呢！
上面這套改造介面的過程，其實就是所謂的TCC分散式事務中的第一個T字母代表的階段，也就是 Try階段 。
總結上述過程，如果你要實現一個TCC分散式事務，首先你的業務的主流程以及各個介面提供的業務含義，不是說直接完成那個業務操作，而是完成一個Try的操作。
這個操作，一般都是鎖定某個資源，設定一個預備類的狀態，凍結部分資料，等等，大概都是這類操作。
咱們來一起看看下面這張圖，結合上面的文字，再來捋一捋這整個過程。
2、TCC實現階段二：Confirm
然後就分成兩種情況了，第一種情況是比較理想的，那就是各個服務執行自己的那個Try操作，都執行成功了，bingo！
這個時候，就需要依靠 TCC分散式事務框架 來推動後續的執行了。
這裡簡單提一句，如果你要玩兒TCC分散式事務，必須引入一款TCC分散式事務框架，比如國內開源的 ByteTCC、himly、tcc-transaction。
否則的話，感知各個階段的執行情況以及推進執行下一個階段的這些事情，不太可能自己手寫實現，太複雜了。
如果你在各個服務裡引入了一個TCC分散式事務的框架， 訂單服務裡內嵌的那個TCC分散式事務框架可以感知到 ，各個服務的Try操作都成功了。
此時，TCC分散式事務框架會控制進入TCC下一個階段，第一個C階段，也就是 Confirm階段 。
為了實現這個階段，你需要在各個服務裡再加入一些程式碼。
比如說， 訂單服務 裡，你可以加入一個Confirm的邏輯，就是正式把訂單的狀態設定為“已支付”了，大概是類似下面這樣子：
庫存服務 也是類似的，你可以有一個InventoryServiceConfirm類，裡面提供一個reduceStock()介面的Confirm邏輯，這裡就是將之前凍結庫存欄位的2個庫存扣掉變為0。
這樣的話，可銷售庫存之前就已經變為98了，現在凍結的2個庫存也沒了，那就正式完成了庫存的扣減。
積分服務 也是類似的，可以在積分服務裡提供一個CreditServiceConfirm類，裡面有一個addCredit()介面的Confirm邏輯，就是將預增加欄位的10個積分扣掉，然後加入實際的會員積分欄位中，從1190變為1120。
倉儲服務 也是類似，可以在倉儲服務中提供一個WmsServiceConfirm類，提供一個saleDelivery()介面的Confirm邏輯，將銷售出庫單的狀態正式修改為“已建立”，可以供倉儲管理人員檢視和使用，而不是停留在之前的中間狀態“UNKNOWN”了。
好了，上面各種服務的Confirm的邏輯都實現好了，一旦訂單服務裡面的TCC分散式事務框架感知到各個服務的Try階段都成功了以後，就會執行各個服務的Confirm邏輯。
訂單服務內的TCC事務框架會負責跟其他各個服務內的TCC事務框架進行通訊，依次呼叫各個服務的Confirm邏輯。然後，正式完成各個服務的所有業務邏輯的執行。
同樣，給大家來一張圖，順著圖一起來看看整個過程。
3、TCC實現階段三：Cancel
好，這是比較正常的一種情況，那如果是異常的一種情況呢？
舉個例子：在Try階段，比如積分服務吧，他執行出錯了，此時會怎麼樣？
那訂單服務內的TCC事務框架是可以感知到的，然後他會決定對整個TCC分散式事務進行回滾。
也就是說，會執行各個服務的 第二個C階段，Cancel階段 。
同樣，為了實現這個Cancel階段，各個服務還得加一些程式碼。
首先 訂單服務 ，他得提供一個OrderServiceCancel的類，在裡面有一個pay()介面的Cancel邏輯，就是可以將訂單的狀態設定為“CANCELED”，也就是這個訂單的狀態是已取消。
庫存服務 也是同理，可以提供reduceStock()的Cancel邏輯，就是將凍結庫存扣減掉2，加回到可銷售庫存裡去，98 + 2 = 100。
積分服務 也需要提供addCredit()介面的Cancel邏輯，將預增加積分欄位的10個積分扣減掉。
倉儲服務 也需要提供一個saleDelivery()介面的Cancel邏輯，將銷售出庫單的狀態修改為“CANCELED”設定為已取消。
然後這個時候，訂單服務的TCC分散式事務框架只要感知到了任何一個服務的Try邏輯失敗了，就會跟各個服務內的TCC分散式事務框架進行通訊，然後呼叫各個服務的Cancel邏輯。
大家看看下面的圖，直觀的感受一下。
五、總結與思考
好了，兄弟們，聊到這兒，基本上大家應該都知道TCC分散式事務具體是怎麼回事了！
總結一下，你要玩兒TCC分散式事務的話：
首先需要選擇某種TCC分散式事務框架 ，各個服務裡就會有這個TCC分散式事務框架在執行。
然後你原本的一個介面，要改造為3個邏輯，Try-Confirm-Cancel 。
- 先是服務呼叫鏈路依次執行Try邏輯
- 如果都正常的話，TCC分散式事務框架推進執行Confirm邏輯，完成整個事務
- 如果某個服務的Try邏輯有問題，TCC分散式事務框架感知到之後就會推進執行各個服務的Cancel邏輯，撤銷之前執行的各種操作
這就是所謂的 TCC分散式事務。
TCC分散式事務的核心思想，說白了，就是當遇到下面這些情況時，
- 某個服務的資料庫宕機了
- 某個服務自己掛了
- 那個服務的redis、elasticsearch、MQ等基礎設施故障了
- 某些資源不足了，比如說庫存不夠這些
先來Try一下，不要把業務邏輯完成，先試試看，看各個服務能不能基本正常運轉，能不能先凍結我需要的資源。
如果Try都ok，也就是說，底層的資料庫、redis、elasticsearch、MQ都是可以寫入資料的，並且你保留好了需要使用的一些資源（比如凍結了一部分庫存）。
接著，再執行各個服務的Confirm邏輯，基本上Confirm就可以很大概率保證一個分散式事務的完成了。
那如果Try階段某個服務就失敗了，比如說底層的資料庫掛了，或者redis掛了，等等。
此時就自動執行各個服務的Cancel邏輯，把之前的Try邏輯都回滾，所有服務都不要執行任何設計的業務邏輯。 保證大家要麼一起成功，要麼一起失敗 。
寫到這裡，本文差不多該結束了。等一等，你有沒有想到一個問題？
如果有一些意外的情況發生了，比如說訂單服務突然掛了，然後再次重啟，TCC分散式事務框架是 如何保證之前沒執行完的分散式事務繼續執行的呢？
所以，TCC事務框架都是要記錄一些分散式事務的活動日誌的，可以在磁碟上的日誌檔案裡記錄，也可以在資料庫裡記錄。儲存下來分散式事務執行的各個階段和狀態。
問題還沒完，萬一某個服務的Cancel或者Confirm邏輯執行一直失敗怎麼辦呢？
那也很簡單，TCC事務框架會通過活動日誌記錄各個服務的狀態。
舉個例子，比如發現某個服務的Cancel或者Confirm一直沒成功，會不停的重試呼叫他的Cancel或者Confirm邏輯，務必要他成功！
當然了，如果你的程式碼沒有寫什麼bug，有充足的測試，而且Try階段都基本嘗試了一下，那麼其實一般Confirm、Cancel都是可以成功的！
最後，再給大家來一張圖，來看看給我們的業務，加上分散式事務之後的整個執行流程：
不少大公司裡，其實都是自己研發TCC分散式事務框架的，專門在公司內部使用，比如我們就是這樣。
不過如果自己公司沒有研發TCC分散式事務框架的話，那一般就會選用開源的框架。
這裡筆者給大家推薦幾個比較不錯的框架，都是咱們國內自己開源出去的： ByteTCC，tcc-transaction，himly 。
大家有興趣的可以去他們的github地址，學習一下如何使用，以及如何跟Spring Cloud、Dubbo等服務框架整合使用。
只要把那些框架整合到你的系統裡，很容易就可以實現上面那種奇妙的TCC分散式事務的效果了。
下一篇文章，我們來講講可靠訊息最終一致性方案實現的分散式事務，同時聊聊在實際生產中遇到的運用該方案的高可用保障架構。
具體參見： 《最終一致性分散式事務的99.99%高可用保障生產實踐》 。
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石杉的架構筆記（id:shishan100）
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作者：石杉的架構筆記
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