清晰架构（Clean Architecture）的Go微服务：事物管理

为了支持业务层中的事务，我试图在 Go 中查找类似Spring的声明式事务管理，但是没找到，所以我决定自己写一个。 事务很容易在Go中实现，但很难做到正确地实现。

需求

• 将业务逻辑与事务代码分开。在编写业务用例时，开发者应该只需考虑业务逻辑，不需要同时考虑怎样给业务逻辑加事务管理。如果以后需要添加事务支持，你可以在现有业务逻辑的基础上进行简单封装，而无需更改任何其他代码。事务实现细节应该对业务逻辑透明。
• 事务逻辑应该作用于用例层（业务逻辑）。不在持久层上。
• 数据服务（数据持久性）层应对事务逻辑透明。这意味着持久性代码应该是相同的，无论它是否支持事务。
• 你可以选择延迟支持事物。你可以先编写没有事务的用例，稍后可以在不修改现有代码的情况下给该用例加上事务。你只需添加新代码。

我最终的解决方案还不是声明式事务管理，但它非常接近。创建一个真正的声明式事务管理需要付出很多努力，因此我构建了一个可以实现声明式事务的大多数功能的事务管理，同时又没花很多精力。

方案

最终解决方案涉及本程序的所有层级，我将逐一解释它们。

数据库链接封装

在Go的“sql”lib中，有两个数据库链接sql.DB和sql.Tx。不需要事务时，使用sql.DB访问数据库；当需要事务时，你使用sql.Tx。为了共享代码，持久层需要同时支持两者。 因此需要对数据库链接进行封装，然后把它作为数据库访问方法的接收器。 我从 这里 得到了粗略的想法。

// SqlGdbc (SQL Go database connection) is a wrapper for SQL database handler ( can be *sql.DB or *sql.Tx)

// It should be able to work with all SQL data that follows SQL standard.

type SqlGdbc interface {

Exec(query string, args ...interface{}) (sql.Result, error)

Prepare(query string) (*sql.Stmt, error)

Query(query string, args ...interface{}) (*sql.Rows, error)

QueryRow(query string, args ...interface{}) *sql.Row

// If need transaction support, add this interface

Transactioner

}



// SqlDBTx is the concrete implementation of sqlGdbc by using *sql.DB

type SqlDBTx struct {

DB *sql.DB

}



// SqlConnTx is the concrete implementation of sqlGdbc by using *sql.Tx

type SqlConnTx struct {

DB *sql.Tx

} 

数据库实现类型SqlDBTx和sqlConnTx都需要实现SqlGdbc接口（包括“Transactioner”）接口才行。 需要为每个数据库（例如MySQL， CouchDB）实现“Transactioner”接口以支持事务。

// Transactioner is the transaction interface for database handler

// It should only be applicable to SQL database

type Transactioner interface {

// Rollback a transaction

Rollback() error

// Commit a transaction

Commit() error

// TxEnd commits a transaction if no errors, otherwise rollback

// txFunc is the operations wrapped in a transaction

TxEnd(txFunc func() error) error

// TxBegin gets *sql.DB from receiver and return a SqlGdbc, which has a *sql.Tx

TxBegin() (SqlGdbc, error)

} 

数据库存储层（datastore layer）的事物管理代码

以下是“Transactioner”接口的实现代码，其中只有TxBegin（）是在SqlDBTx（sql.DB）上实现，因为事务从sql.DB开始，然后所有事务的其他操作都在SqlConnTx（sql.Tx）上。 我从 这里 得到了这个想法。

// TransactionBegin starts a transaction

func (sdt *SqlDBTx) TxBegin() (gdbc.SqlGdbc, error) {

tx, err := sdt.DB.Begin()

sct := SqlConnTx{tx}

return &sct, err

}



func (sct *SqlConnTx) TxEnd(txFunc func() error) error {

var err error

tx := sct.DB



defer func() {

    if p := recover(); p != nil {

        tx.Rollback()

        panic(p) // re-throw panic after Rollback

    } else if err != nil {

        tx.Rollback() // err is non-nil; don't change it

    } else {

        err = tx.Commit() // if Commit returns error update err with commit err

    }

}()

err = txFunc()

return err

}



func (sct *SqlConnTx) Rollback() error {

return sct.DB.Rollback()

} 

用例层的事物接口

在用例层中，你可以拥有相同业务功能的一个函数的两个版本，一个支持事务，一个不支持，并且它们的名称可以共享相同的前缀，而事务可以添加“withTx”作为后缀。 例如，在以下代码中，“ModifyAndUnregister”是不支持事务的那个，“ModifyAndUnregisterWithTx”是支持事务的那个。 “EnableTxer”是用例层上唯一的事务支持接口，任何支持事务的“用例”都需要它。 这里的所有代码都在是用例层级（包括“EnableTxer”）代码，不涉及数据库内容。

type RegistrationUseCaseInterface interface {

...

// ModifyAndUnregister change user information and then unregister the user based on the User.Id passed in.

// It is created to illustrate transaction, no real use.

ModifyAndUnregister(user *model.User) error

// ModifyAndUnregisterWithTx change user information and then unregister the user based on the User.Id passed in.

// It supports transaction

// It is created to illustrate transaction, no real use.

ModifyAndUnregisterWithTx(user *model.User) error

// EnableTx enable transaction support on use case. Need to be included for each use case needs transaction

// It replaces the underline database handler to sql.Tx for each data service that used by this use case

EnableTxer

}

// EnableTxer is the transaction interface for use case layer

type EnableTxer interface {

EnableTx()

} 

以下是不包含事务的业务逻辑代码的示例。 “modifyAndUnregister（ruc，user）”是事务和非事务用例函数共享的业务功能。 你需要使用TxBegin（）和TxEnd（）（在TxDataInterface中）来包装业务功能以支持事务，这些是数据服务层接口，并且与数据库访问层无关。 该用例还实现了“EnableTx（）”接口，该接口实际上将底层数据库链接从sql.DB切换到sql.Tx。

// The use case of ModifyAndUnregister without transaction

func (ruc *RegistrationUseCase) ModifyAndUnregister(user *model.User) error {

return modifyAndUnregister(ruc, user)

}



// The use case of ModifyAndUnregister with transaction

func (ruc *RegistrationUseCase) ModifyAndUnregisterWithTx(user *model.User) error {

tdi, err := ruc.TxDataInterface.TxBegin()

if err != nil {

    return errors.Wrap(err, "")

}

ruc.EnableTx()

return tdi.TxEnd(func() error {

    // wrap the business function inside the TxEnd function

    return modifyAndUnregister(ruc, user)

})

}



// The business function will be wrapped inside a transaction and inside a non-transaction function

// It needs to be written in a way that every error will be returned so it can be catched by TxEnd() function,

// which will handle commit and rollback

func modifyAndUnregister(ruc *RegistrationUseCase, user *model.User) error {

udi := ruc.UserDataInterface

err := modifyUser(udi, user)

if err != nil {

    return errors.Wrap(err, "")

}

err = unregisterUser(udi, user.Name)

if err != nil {

    return errors.Wrap(err, "")

}

return nil

}



func (ruc *RegistrationUseCase) EnableTx() {

// Only UserDataInterface need transaction support here. If there are other data services need it,

// then they also need to enable transaction here

ruc.UserDataInterface.EnableTx(ruc.TxDataInterface)

} 

为什么我需要在“TxDataInterface”中调用函数“EnbaleTx”来替换底层数据库链接而不是直接在用例中执行？ 因为sql.DB和sql.Tx层级要比用例层低几个级别，直接调用会搞砸依赖关系。 保持合理依赖关系的诀窍是在每一层上都有TxBegin（）和TxEnd（）并逐层调用它们以维持合理的依赖关系。

数据服务层的事物接口

我们讨论了用例层和数据存储层上的事务功能，我们还需要数据服务层中的事务功能将这两者连接在一起。 以下代码是数据服务层的事务接口（“TxDataInterface”）。 “TxDataInterface”是仅为事物管理而创建的数据服务层接口。 每个数据库只需要实现一次。 还有一个“EnableTxer”接口（这是一个数据服务层接口，不要与用例层中的“EnableTxer”接口混淆），实现“EnableTxer”接口将开启数据服务类型对事务的支持，例如， 如果想要“UserDataInterface”支持事物，就需要它实现“EnableTxer”接口。

// TxDataInterface represents operations needed for transaction support.

// It only needs to be implemented once for each database

// For sqlGdbc, it is implemented for SqlDBTx in transaction.go

type TxDataInterface interface {

// TxBegin starts a transaction. It gets a DB handler from the receiver and return a TxDataInterface, which has a

// *sql.Tx inside. Any data access wrapped inside a transaction will go through the *sql.Tx

TxBegin() (TxDataInterface, error)

// TxEnd is called at the end of a transaction and based on whether there is an error, it commits or rollback the

// transaction.

// txFunc is the business function wrapped in a transaction

TxEnd(txFunc func() error) error

// Return the underline transaction handler, sql.Tx

GetTx() gdbc.SqlGdbc

}



// This interface needs to be included in every data service interface that needs transaction support

type EnableTxer interface {

// EnableTx enables transaction, basically it replaces the underling database handle sql.DB with sql.Tx

EnableTx(dataInterface TxDataInterface)

}



// UserDataInterface represents interface for user data access through database

type UserDataInterface interface {

...

Update(user *model.User) (rowsAffected int64, err error)

// Insert adds a user to a database. The returned resultUser has a Id, which is auto generated by database

Insert(user *model.User) (resultUser *model.User, err error)

// Need to add this for transaction support

EnableTxer

} 

以下代码是“TxDataInterface”的实现。“TxDataSql”是“TxDataInterface”的具体类型。 它调用底层数据库链接的开始和结束函数来执行真正的事务操作。

// TxDataSql is the generic implementation for transaction for SQL database

// You only need to do it once for each SQL database

type TxDataSql struct {

DB gdbc.SqlGdbc

}



func (tds *TxDataSql) TxEnd(txFunc func() error) error {

return tds.DB.TxEnd(txFunc)

}



func (tds *TxDataSql) TxBegin() (dataservice.TxDataInterface, error) {



sqlTx, error := tds.DB.TxBegin()

tdi := TxDataSql{sqlTx}

tds.DB = tdi.DB

return &tdi, error

}

func (tds *TxDataSql) GetTx() gdbc.SqlGdbc {

return tds.DB

} 

事物策略

你可能会问为什么我在上面的代码中需要“TxDataSql”？确实可以在没有它的情况下实现事务，实际上最开的程序里就没有它。 但是我还是要在某些数据服务中实现“TxDataInterface”来开始和结束事务。 由于这是在用例层中完成的，用例层不知道哪个数据服务类型实现了接口，因此必须在每个数据服务接口上实现“TxDataInterface”（例如，“UserDataInterface”和“CourseDataInterface”）以保证 “用例层”不会选择没有接口的“数据服务（data service）”。 在创建“TxDataSql”之后，我只需要在“TxDataSql”中实现一次“TxDataInterface”，然后每个数据服务类型只需要实现“EnableTx（）”就行了。

// UserDataSql is the SQL implementation of UserDataInterface

type UserDataSql struct {

DB gdbc.SqlGdbc

}



func (uds *UserDataSql) EnableTx(tx dataservice.TxDataInterface) {

uds.DB = tx.GetTx()

}



func (uds *UserDataSql) FindByName(name string) (*model.User, error) {

//logger.Log.Debug("call FindByName() and name is:", name)

rows, err := uds.DB.Query(QUERY_USER_BY_NAME, name)

if err != nil {

    return nil, errors.Wrap(err, "")

}

defer rows.Close()

return retrieveUser(rows)

} 

上面的代码是“UserDataService”接口的实现程序。 “EnableTx（）”方法从“TxDataInterface”获得sql.Tx并将“UserDataSql”中的sql.DB替换为sql.Tx.

数据访问方法（例如，FindByName（））在事务代码和非事务代码之间共享，并且不需要知道“UserDataSql.DB”是sql.DB还是sql.Tx。

依赖关系漏洞

上面的代码实现中存在一个缺陷，这会破坏我的设计并使其不完美。它是“TxDataInterface”中的函数“GetTx（）”，它是一个数据服务层接口，因此它不应该依赖于gdbc.SqlGdbc（数据库接口）。你可能认为数据服务层的实现代码无论如何都需要访问数据库，当前这是正确的。但是，你可以在将来更改实现去调用gRPC微服务（而不是数据库）。如果接口不依赖于 SQL 接口的话，则可以自由更改实现，但如果不是，则即使你的接口实现已更改，该接口也会永久保留对SQL的依赖。

为什么它是本程序中打破依赖关系的唯一地方？因为对于其他接口，容器负责创建具体类型，而程序的其余部分仅使用接口。但是对于事务，在创建具体类型之后，需要将底层数据库处理程序从sql.DB替换为sql.Tx，这破坏了设计。

它有解决方法吗？是的，容器可以为需要事务的函数创建sql.Tx而不是sql.DB，这样我就不需要在以后的用例级别中替换它。但是，配置文件中需要一个标志来指示函数是否需要事务， 而且这个标志需要配备给用例中的每个函数。这是一个太大的改动，所以我决定现在先这样，以后再重新审视它。

好处

通过这个实现，事务代码对业务逻辑几乎是透明的（除了我上面提到的缺陷）。业务逻辑中没有数据存储（datastore）级事务代码，如Tx.Begin，Tx.Commit和Tx.Rollback（但你确实需要业务级别事物函数Tx.Begin和Tx.End），不仅如此，你的持久性代码中也几乎没有数据存储级事务代码。 如需在用例层上启用事务，你只需要在用例上实现EnableTx（）并将业务函数封装在“TxBegin（）”，EnableTx（）和“TxEnd（）”中，如上例所示。 在持久层上，大多数事务代码已经由“txDataService.go”实现，你只需要为特定的数据服务（例如UserDataService）实现“EnableTx”。事务支持的真正操作是在“transaction.go”文件中实现的，它实现了“Transactioner”接口，它有四个函数，“Rollback”, “Commit”, “TxBegin” 和 “TxEnd”。

对用例增加事物支持的步骤

假设我们需要在用例“listCourse”中为一个函数添加事务支持，以下是步骤：

1. 在列表课程用例（“listCourse.go”）中实现“EnableTxer”界面
2. 在域模型（“course”）数据服务层（courseDataMysql.go）中实现“EnableTxer”接口
3. 创建一个新的事务启用函数并将现有业务函数包装在“TxBegin（）”，EnableTx（）和“TxEnd（）”中

缺陷

首先，它仍然不是声明​​式事物管理；第二，它没有完全达到需求中的＃4。要将用例函数从非事务更改为事务，你可以创建一个支持事务的新函数，它需要更改调用函数; 或者你修改现有函数并将其包装到事务中，这也需要代码更改。为了实现＃4，需要添加许多代码，因此我将其推迟到以后。第三，它不支持嵌套事务（Nested Transaction），因此你需要手动确保代码中没有发生嵌套事务。如果代码库不是太复杂，这很容易做到。如果你有一个非常复杂的代码库，有很多事务和非事务函数混在一起，那么手工做起来会比较困难，这是需要在程序中实现嵌套事务或找到已经支持它的方案。我没有花时间研究添加嵌套事务所需的工作量，但这可能并不容易。如果你对它感兴趣， 这里 是一些讨论。到目前为止，对于大多数情况而言，当前的解决方案可能是在代价不大的情况下的最佳方案。

应用范围

首先，它只支持SQL数据库的事务。 如果你有NoSQL数据库，它将无法工作（大多数NoSQL数据库无论如何都不支持事务）。 其次，如果事务跨越了数据库的边界（例如在不同的微服务器之间），那么它将无法工作。 在这种情况下，你需要使用 Saga 。它的原理是为事物中的每个操作写一个补偿操作，然后在回滚阶段挨个执行每一个补偿操作。 在当前框架中添加Sage解决方案应该不难。

其他数据库相关问题

关闭数据库链接（Close connection）

我从来没有为数据库链接调用Close（）函数，因为没有必要这样做。 你可以传入sql.DB或sql.Tx作为持久性函数的接收器（receiver）。 对于sql.DB，数据库将自动创建链接池并为你管理链接。 链接完成后，它将返回到链接池，无需关闭。 对于sql.Tx，在事务结束时，你可以提交或回滚，之后链接将返回到连接池，而无需关闭。 请参阅 此处 和 此处 。

对象关系映射（O/R mapping）

我简要地查看了几个“O/R”映射库，但它们没有提供我所需要的功能。我认为“O/R映射”只适合两种情况。首先，你的应用程序主要是CRUD，没有太多的查询或搜索；第二，开发人员不熟悉SQL。如果不是这种情况，则O/R映射不会提供太多帮助。我想从扩展数据库模块中获得两个功能，一个是将sql.row加载到我的域模型结构（包括处理NULL值）中（例如“User”），另一个是自动关闭SQL类型，如sql.statement或sql.rows。 有一些SQL扩展库似乎提供了至少部分这样的功能。 我还没有尝试，但似乎值得一试。

延迟（Defer）

在进行数据库访问时，你将进行大量重复调用以关闭数据库类型（例如statements, rows）。例如以下代码中的“defer row.close（）”。你想要记住这一点，要在错误处理函数之后调用“defer row.close（）”，因为如果不是这样，当出现错误时，“rows”将为nil，这将导致恐慌并且不会执行错误处理代码。

func (uds *UserDataSql) Find(id int) (*model.User, error) {

rows, err := uds.DB.Query(QUERY_USER_BY_ID, id)

if err != nil {

    return nil, errors.Wrap(err, "")

}

defer rows.Close()

return retrieveUser(rows)

} 

恐慌（panic）

我看到很多Go数据库代码在出现数据库错误时抛出了恐慌（panic）而不是错误（error），这可能会导致微服务出现问题，因为在微服务环境中你通常希望服务一直运行。 假设当更新语句中出现SQL错误时，用户将无法访问该功能，这很糟糕。 但如果因为这个，整个微服务或网站被关闭，那就更糟了。 因此，正确的方法是将错误传播到上一级并让它决定要做什么。 因此正确的做法是不在你的程序中抛出panic，但如果第三方库抛出恐慌呢？ 这时你需要捕获恐慌并从中恢复以保持你的服务正常运行。 我在另一篇文章“ 日志管理 ”中有具体示例。

完整的源程序链接： https://github.com/jfeng45/servicetmpl

原文链接： https://segmentfault.com/a/1190000021638990