开发单体应用时，相信大家都有使用过数据库的本地事务，也就是在同一个数据库中，可以允许一组操作要么全都正确执行，要么全都不执行。这里特别指出了本地事务，也就是说明数据库事务只支持同一个数据库的操作。可随着技术和业务发展，一方面随着系统业务量增大，数据库存储东西越来越多。当达到一定数据量时，为了应对高并发，就会出现分库分表需求。另一方面，随着服务化方案的推广，越来越多的公司团队将原有的大项目拆分成一个个小应用，这也使得跨应用（JVM）数据库场景出现。可是目前数据库不支持跨库事务，我们应该如何实现分布式事务呢？本文首先会为大家梳理分布式事务的基本概念和理论基础，然后介绍几种目前常用的分布式事务解决方案。
一、定义
百度百科给出的定义：“分布式事务就是指事务的参与者、支持事务的服务器、资源服务器以及事务管理器分别位于不同的分布式系统的不同节点之上。”简单的说，就是一次大的操作由不同的小操作组成，这些小的操作分布在不同的服务器上，且属于不同的应用，分布式事务需要保证这些小操作要么全部成功，要么全部失败。本质上来说，分布式事务就是为了保证不同数据库的数据一致性。
二、事务的四大特性 ACID
1.原子性
原子性要求，事务是一个不可分割的执行单元，事务中的所有操作要么全都执行，要么全都不执行。
2.一致性
一致性要求，事务在开始前和结束后，数据库的完整性约束没有被破坏。
3.隔离性
事务的执行是相互独立的，它们不会相互干扰，一个事务不会看到另一个正在运行过程中的事务的数据。
4.持久性
持久性要求，一个事务完成之后，事务的执行结果必须是持久化保存的。即使数据库发生崩溃，在数据库恢复后事务提交的结果仍然不会丢失。
三、事务隔离级别
| 级别 | 说明 |
|---|---|
| Read uncommitted 读未提交 | 在该级别下，一个事务对一行数据修改的过程中，不允许另一个事务对该行数据进行修改，但允许另一个事务对该行数据读。 |
| Read committed 读提交 | 在该级别下，未提交的写事务不允许其他事务访问该行，因此不会出现脏读；但是读取数据的事务允许其他事务的访问该行数据，因此会出现不可重复读的情况。 |
| Repeatable read 重复读 | 在该级别下，读事务禁止写事务，但允许读事务，因此不会出现同一事务两次读到不同的数据的情况（不可重复读），且写事务禁止其他一切事务。 |
| Serializable 序列化 | 该级别要求所有事务都必须串行执行，因此能避免一切因并发引起的问题，但效率很低。 |
总结：隔离级别越高，越能保证数据的完整性和一致性，但是对并发性能的影响也越大。应该根据实际需要设置合适的隔离级别，一般建议设置为读已提交级别（它能够避免脏读取，而且具有较好的并发性能）。
四、分布式系统两大理论
1.CAP理论
含义：
C：Consistency 一致性
同一数据的多个副本是否实时相同。
A：Availability 可用性
可用性：一定时间内 & 系统返回一个明确的结果 则称为该系统可用。
P：Partition tolerance 分区容错性
将同一服务分布在多个系统中，从而保证某一个系统宕机，仍然有其他系统提供相同的服务。
CAP理论告诉我们，在分布式系统中，C、A、P三个条件中我们最多只能选择两个。那么问题来了，究竟选择哪两个条件较为合适呢？
对于一个业务系统来说，可用性和分区容错性是必须要满足的两个条件，并且这两者是相辅相成的。业务系统之所以使用分布式系统，主要原因有两个：
提升整体性能
当业务量猛增，单个服务器已经无法满足我们的业务需求的时候，就需要使用分布式系统，使用多个节点提供相同的功能，从而整体上提升系统的性能，这就是使用分布式系统的第一个原因。
实现分区容错性
单一节点 或 多个节点处于相同的网络环境下，那么会存在一定的风险，万一该机房断电、该地区发生自然灾害，那么业务系统就全面瘫痪了。为了防止这一问题，采用分布式系统，将多个子系统分布在不同的地域、不同的机房中，从而保证系统高可用性。
这说明分区容错性是分布式系统的根本，如果分区容错性不能满足，那使用分布式系统将失去意义。此外，可用性对业务系统也尤为重要。在大谈用户体验的今天，如果业务系统时常出现“系统异常”、响应时间过长等情况，这使得用户对系统的好感度大打折扣，在互联网行业竞争激烈的今天，相同领域的竞争者不甚枚举，系统的间歇性不可用会立马导致用户流向竞争对手。因此，我们只能通过牺牲一致性来换取系统的可用性和分区容错性。这也就是下面要介绍的BASE理论。
Base理论
CAP理论介绍可知我们只能在C、A、P中选择两个条件。而对于业务系统而言，我们往往选择牺牲一致性来换取系统的可用性和分区容错性。不过这里要指出的是，所谓的“牺牲一致性”并不是完全放弃数据一致性，而是牺牲强一致性换取弱一致性。下面来介绍下BASE理论。
BA：Basic Available 基本可用
整个系统在某些不可抗力的情况下，仍然能够保证“可用性”，即一定时间内仍然能够返回一个明确的结果。只不过“基本可用”和“高可用”的区别是：
“一定时间”可以适当延长
当举行大促时，响应时间可以适当延长
给部分用户返回一个降级页面
给部分用户直接返回一个降级页面，从而缓解服务器压力。但要注意，返回降级页面仍然是返回明确结果。
S：Soft State：柔性状态
同一数据的不同副本的状态，可以不需要实时一致。
E：Eventual Consisstency：最终一致性
同一数据的不同副本的状态，可以不需要实时一致，但一定要保证经过一定时间后仍然是一致的。
五、常见分布式事务解决方案
1.两阶段提交（2PC）
两阶段提交（Two-phase Commit，2PC），通过引入协调者（Coordinator）来协调参与者的行为，并最终决定这些参与者是否要真正执行事务。
1.1 准备阶段
协调者询问参与者事务是否执行成功，参与者发回事务执行结果。
1.2 提交阶段
如果事务在每个参与者上都执行成功，事务协调者发送通知让参与者提交事务；否则，协调者发送通知让参与者回滚事务。
需要注意的是，在准备阶段，参与者执行了事务，但是还未提交。只有在提交阶段接收到协调者发来的通知后，才进行提交或者回滚。
2. 存在的问题
2.1 同步阻塞 所有事务参与者在等待其它参与者响应的时候都处于同步阻塞状态，无法进行其它操作。
2.2 单点问题 协调者在 2PC 中起到非常大的作用，发生故障将会造成很大影响。特别是在阶段二发生故障，所有参与者会一直等待状态，无法完成其它操作。
2.3 数据不一致 在阶段二，如果协调者只发送了部分 Commit 消息，此时网络发生异常，那么只有部分参与者接收到 Commit 消息，也就是说只有部分参与者提交了事务，使得系统数据不一致。
2.4 太过保守 任意一个节点失败就会导致整个事务失败，没有完善的容错机制。
2.补偿事务（TCC）
TCC 其实就是采用的补偿机制，其核心思想是：针对每个操作，都要注册一个与其对应的确认和补偿（撤销）操作。它分为三个阶段：
Try 阶段主要是对业务系统做检测及资源预留
Confirm 阶段主要是对业务系统做确认提交，Try阶段执行成功并开始执行 Confirm阶段时，默认 Confirm阶段是不会出错的。即：只要Try成功，Confirm一定成功。
Cancel 阶段主要是在业务执行错误，需要回滚的状态下执行的业务取消，预留资源释放。
优点： 跟2PC比起来，实现以及流程相对简单了一些，但数据的一致性比2PC也要差一些
缺点： 缺点还是比较明显的，在2,3步中都有可能失败。TCC属于应用层的一种补偿方式，所以需要程序员在实现的时候多写很多补偿的代码，在一些场景中，一些业务流程可能用TCC不太好定义及处理。
3、本地消息表（异步确保）
本地消息表与业务数据表处于同一个数据库中，这样就能利用本地事务来保证在对这两个表的操作满足事务特性，并且使用了消息队列来保证最终一致性。
在分布式事务操作的一方完成写业务数据的操作之后向本地消息表发送一个消息，本地事务能保证这个消息一定会被写入本地消息表中。
之后将本地消息表中的消息转发到 Kafka 等消息队列中，如果转发成功则将消息从本地消息表中删除，否则继续重新转发。
在分布式事务操作的另一方从消息队列中读取一个消息，并执行消息中的操作。
优点： 一种非常经典的实现，避免了分布式事务，实现了最终一致性。
缺点： 消息表会耦合到业务系统中，如果没有封装好的解决方案，会有很多杂活需要处理。
4、MQ 事务消息
一些第三方的MQ是支持事务消息的，比如RocketMQ，他们支持事务消息的方式也是类似于采用的二阶段提交，但是市面上一些主流的MQ都是不支持事务消息的，比如 RabbitMQ 和 Kafka 都不支持。
以阿里的 RocketMQ 中间件为例，其思路大致为：
第一阶段Prepared消息，会拿到消息的地址。 第二阶段执行本地事务，第三阶段通过第一阶段拿到的地址去访问消息，并修改状态。
也就是说在业务方法内要向消息队列提交两次请求，一次发送消息和一次确认消息。如果确认消息发送失败了RocketMQ会定期扫描消息集群中的事务消息，这时候发现了Prepared消息，它会向消息发送者确认，所以生产方需要实现一个check接口，RocketMQ会根据发送端设置的策略来决定是回滚还是继续发送确认消息。这样就保证了消息发送与本地事务同时成功或同时失败。
优点： 实现了最终一致性，不需要依赖本地数据库事务。
缺点： 实现难度大，主流MQ不支持，RocketMQ事务消息部分代码也未开源。
六、总结
分布式事务处理本身就是一个技术难题，现在也没有出现一种百分百好的解决方案。我们应该根据项目实际需求，去进行合适技术方案选型。