学点后端知识之 Sequelize 中创建事务和🔐

Sequelize 是 Node.js 的一个 ORM 库，通过 Sequelize 我们能用熟悉的 js 链接，操作数据库。工作需要，笔者日常工作除了切图，也开始要写后端代码了。由于缺乏经验，之前开发的功能在并发情况下出现了异常。深入理解之后重新回来梳理问题，并记录学习的笔记。

基础知识

事务（Transaction）：事务是数据库执行过程中的一个逻辑单位，由一系列有限的数据库操作序列构成。被事务包裹起来的这些操作会有共同的执行结果，要么全部成功，要么失败，全部回滚。all-or-nothing

以银行转账为例子。用户 A 给用户 B 转账 100。
伪代码(忽略细节)

A 余额 = A余额 - 100
B 余额 = B余额 + 100

A 账号 -100，和 B 账号 +100 是两条独立的语句，如果在中间发生异常，导致程序中断，就会出现 A 账号上的 100 凭空消失。谁也不想看到这样的结果，为了保证转账操作的原子性，用事务包裹起来。如果这中间发生错误，则会全部回滚。

start transaction;
// 转账操作
commit;

Terminal 中演示 transaction 的作用。

Sequelize 提供了 Transaction 类，通过 Sequelize.transaction 创建事务，并在每一次数据库操作设置当前操作属于哪个事务。

await sequelize.transaction({}, async (transaction) => {
    const instance = await Accounts.findOne({
      where: {
        name: 'HelKyle',
      },
      transaction,
    });
    
    await instance.update({
      balances: instance.balances + number,
    }, {
      transaction,
    })
})

从 Squelize log 中能看到，创建了事务 id 为444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a，之后的查询，更新都在这个事务中运行。

Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): START TRANSACTION;
Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): SELECT "name", "balances" FROM "accounts" AS "accounts" WHERE "accounts"."name" = 'HelKyle';
Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): UPDATE "accounts" SET "balances"=$1 WHERE "name" = $2
Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): COMMIT;

如果不想每次都手动传 transaction 对象，可以通过配置 CLS 的方式，配置全局默认 transaction。

并发时候的悲剧

事务只解决了操作原子性的问题，另一个棘手的问题是并发。假设在 A 给 B 转账的过程中，恰巧 C 也给 A 转账 80，用 table 的形式演示并发过程中可能会发生的问题。

事务一（A 给 B 转账）	事务二（C 给 A 转账）
	查询 A 余额 200
查询 A 余额 200
	更新 A 余额 = 200 + 80
更新 A 余额 = 200 - 100

从结果上可以看到，A 最终没有收到来自 C 的 80，C 用户的💰丢了。并发的问题可以通过加锁来避免。

锁的概念

悲观锁 VS 乐观锁：

悲观锁对外界持保留态度，为了避免冲突，不管三七二十一，先给记录加上锁，在当前事务释放之前，其他事务要对该记录执行操作必须等待。

事务一（A 给 B 转账）	事务二（C 给 A 转账）
	查询 A 余额 200，并锁定记录
查询 A 余额，发现有其他事务锁定了记录，等待...
	更新 A 余额 = 200 + 80，释放锁
获得执行权，查询 A 余额，280
更新 A 余额 = 280 - 100

MySql，Postgres 都实现了悲观锁，执行相关语句即可（select for update），不需要开发。悲观锁的缺点是在读操作频繁的场景下，会影响吞吐量。

和悲观相对的是乐观锁，乐观锁认为冲突没那么多，任何事务都可以先读取资源，在写入更新的时候做判断。通常会增加 version 字段，每次更新的时候 verion + 1，提交更新到数据库的时候，判断 version ，如果已失效则重试。

事务一（A 给 B 转账）	事务二（C 给 A 转账）
	查询 A 余额 200，版本号 n
查询 A 余额 200，版本号 n
	更新 A 余额 = 200 + 80，版本号 = n + 1
发现最新版本已经不是 n, 重试
查询 A 余额 280，版本号 n + 1
更新 A 余额 = 280 - 100，版本号 = n + 2

sql 代码：

select name, balances, version from accounts where name='HelKyle';

update accounts set version=version+1, balances=balances+100
    where name='HelKyle' and version=#{version}

乐观锁在写操作频繁的场景下会不断发生重试，也会影响吞吐量。

排他锁 VS 共享锁：

排他锁是悲观锁的一种，查询的时候时候加锁。同一资源同一时间只能有一个排他锁，其他事务往这条记录上添加排他锁必须等待当前事务的完成（其他事务读需要等待）。

sql 代码

select * from accounts where name='HelKyle' for update;

Sequelize 写法

await Accounts.findOne({
    where: { name: 'HelKyle' },
    lock: Sequelize.Transaction.LOCK.UPDATE
});

演示： 👈 事务没有结束的时候，👉 事务只能等待，直到排他锁释放。

事务一	事务二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts where name='A' for update;
输出：A 100
	select * from accounts where name='A' for update;
	waiting...
commit;
	输出：A，100
	commit;

共享锁允许同一资源同时存在多个，当需要执行修改，删除等操作时，必须等其他所有共享锁都释放之后才能执行。

sql 代码

select * from accounts where name='HelKyle' for share;

Sequelize 写法

await Accounts.findOne({
    where: { name: 'HelKyle' },
    lock: Sequelize.Transaction.LOCK.SHARE
});

演示： 👈 👉的事务都能查询，👈事务想修改数据时，由于👉共享锁没有释放，修改操作只能等待。

事务一	事务二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts where name='A' for share;
输出：A 100
	select * from accounts where name='A' for share;
	输出：A 100
update accounts set balances=10 where name='A'
waiting...
	commit;
set A.balances = 10
commit;

除了 lock，还有另一个配置和锁相关，是 sequelize.transaction(options) 的配置参数 isolationLevel，支持四个级别，分别是：

级别	脏读	不可重复读	幻读
READ_UNCOMMITTED 读未提交
READ_COMMITTED 读已提交	❌
REPEATABLE_READ 可重复读	❌	❌
SERIALIZABLE 可串行化	❌	❌	❌

👆的 ❌ 表示在这种级别里面，某类问题不会出现。

名词解析：

脏读，指的是在一个事务中能读取到另一个事务内未 commit 的内容，如果另一个事务最终失败了，没有写入数据库，那么第一个事务就拿到了不存在的数据。

事务一	事务二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts where name='A';
输出：A 100
update accounts set balances=10 where name='A'
	select * from accounts where name='A';
	输出：A 10 (这时候事务一并没有 commit)

不可重复读描述在一个事务中，事务多次读取统一资源（本事务中没有修改操作），得到不同的结果。

事务一	事务二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts where name='A';
输出：A 100
	update accounts set balances=10 where name='A'
	commit;
select * from accounts where name='A';
输出：A 10

幻读，指的是出现了符合查询条件，但是之前没有👀到过。比如 queryAll 一个表中所有数据，设置 balances 为 0，但是由于其他事务同时写入新内容，于是新记录明明符合 queryAll 但是没有 balances 并不为 0，像👻一样。

事务一	事务二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts;
输出：A 100
update accounts set balances=0;
	insert into accounts values ('B', 100);
	commit;
commit;
select * from accounts;
输出：A 0, B 100

在 Sequelize 中配置 isolationLevel

sequelize.transaction({
	isolationLevel: Sequelize.Transaction.ISOLATION_LEVELS.SERIALIZABLE
}, transaction => {
  // your transactions
});

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基础知识

并发时候的悲剧

锁的概念

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