银行转账不白扣钱、电商下单不超卖，PostgreSQL事务的诀窍是啥？

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1. 事务的基础概念

1.1 什么是事务？

事务是数据库中不可分割的工作单元——它将多个SQL操作（如插入、更新、删除）打包成一个整体，确保这些操作要么全部成功执行，要么全部回滚到初始状态。
举个生活中的例子：银行转账时，“从A账户扣100元”和“向B账户加100元”必须同时完成。如果扣了A的钱但加B的钱失败（比如B账户不存在），整个操作必须回滚——A的钱不能白扣，这就是事务的核心作用。

1.2 事务的ACID属性

事务的可靠性由ACID四大特性保障，这是数据库设计的基石：

  • 原子性（Atomicity）：事务是“原子”的——要么全做，要么全不做。比如转账中，扣钱和加钱是一个原子操作，不会出现“只扣不加”的情况。
  • 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库状态必须符合业务规则。比如转账前A有200元、B有300元（总500元），转账后A有100元、B有400元（总仍500元），保持“总金额不变”的一致性。
  • 隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，互不干扰。比如事务1在修改A的账户时，事务2不能同时修改A的账户（具体隔离程度取决于隔离级别）。
  • 持久性（Durability）：事务提交后，修改会永久保存到数据库（写入磁盘），即使系统崩溃也不会丢失。比如转账提交后，A和B的余额变化不会因为服务器重启而消失。

2. 事务的控制语句

PostgreSQL通过3个核心语句控制事务生命周期，语法简单且直观。

2.1 启动事务：BEGIN/START TRANSACTION

用BEGIN或START TRANSACTION标记事务的开始（两者等价）。
例子：

-- 启动一个事务
BEGIN;
-- 或 START TRANSACTION;

2.2 提交事务：COMMIT

用COMMIT确认事务中的所有操作，将修改持久化到数据库。
例子（银行转账）：

BEGIN;
-- 从A账户扣100元
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
-- 向B账户加100元
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 2;
-- 提交事务（修改生效）
COMMIT;

2.3 回滚事务：ROLLBACK

用ROLLBACK撤销事务中的所有操作，回到事务开始前的状态。
例子（转账失败回滚）：

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE id = 1;
-- 假设B账户不存在，执行失败
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE id = 999; -- 无此记录
-- 回滚事务（A的钱恢复）
ROLLBACK;

3. 事务隔离级别：解决并发冲突

3.1 隔离级别的作用

当多个事务同时执行时，会出现以下问题：

  • 脏读（Dirty Read）：读到其他事务未提交的修改（比如看到别人“未最终确认”的转账）。
  • 不可重复读（Non-repeatable Read）：同一事务中多次读同一数据，结果不同（比如第一次读A有200元，第二次读变成100元）。
  • 幻读（Phantom Read）：同一事务中多次查询，结果集行数不同（比如第一次查有10条订单，第二次查变成11条）。

隔离级别就是用来控制这些问题的严重程度——级别越高，隔离性越好，但性能越低（因为要排队执行）。

3.2 PostgreSQL支持的隔离级别

PostgreSQL支持4个标准隔离级别，默认是“读已提交”：

隔离级别避免脏读？避免不可重复读？避免幻读？性能适用场景
读未提交（Read Uncommitted）✅（实际等价读已提交）❌❌最高几乎不用（PostgreSQL中无意义）
读已提交（Read Committed）✅❌❌高大多数OLTP场景（如电商、支付）
可重复读（Repeatable Read）✅✅✅中报表、数据分析（需要一致结果）
串行化（Serializable）✅✅✅最低严格一致性场景（如金融清算）

3.2.1 读未提交（Read Uncommitted）

理论上允许脏读，但PostgreSQL中这个级别和“读已提交”完全一样——PostgreSQL不会让你读到未提交的修改（官网明确说明）。所以这个级别在PostgreSQL中是“摆设”，不用关注。

3.2.2 读已提交（Read Committed，默认）

只能读到已提交的修改，是最常用的级别。
例子：

  • 事务1：修改A的余额为100元，但未提交。
  • 事务2：读A的余额，看到的还是原来的200元。
  • 事务1提交后，事务2再读A的余额，才会看到100元。

3.2.3 可重复读（Repeatable Read）

同一事务中多次读同一数据，结果完全一致，即使其他事务修改并提交了该数据。
例子：

  • 事务1（可重复读）：读A的余额是200元。
  • 事务2：修改A的余额为100元，提交。
  • 事务1再读A的余额，还是200元（直到事务1提交，才会看到最新值）。

3.2.4 串行化（Serializable）

最高级别，完全隔离——事务像“排队”一样执行，避免所有并发问题，但性能最低。
例子：

  • 事务1（串行化）：修改A的余额。
  • 事务2（串行化）：同时修改A的余额，会被PostgreSQL终止（报错“could not serialize access due to concurrent update”），确保只有一个事务能修改。

3.3 如何设置隔离级别

可以在启动事务时指定隔离级别，语法：

-- 方式1：启动事务时指定
BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别;

-- 方式2：事务中动态修改（不推荐，容易混乱）
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL 隔离级别;

例子：启动一个“可重复读”事务：

BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
-- 后续操作...
COMMIT;

4. 保存点：灵活控制事务回滚

4.1 保存点的基本用法

保存点（Savepoint）是事务中的**“中间 checkpoint”**——可以回滚到某个保存点，而不是整个事务。
语法：

  • SAVEPOINT 保存点名称：设置保存点。
  • ROLLBACK TO 保存点名称：回滚到保存点（保存点之前的操作保留，之后的操作撤销）。
  • RELEASE SAVEPOINT 保存点名称：删除保存点（可选）。

例子：复杂事务中的部分回滚：

BEGIN;
-- 步骤1：扣减库存（成功）
UPDATE products SET stock = stock - 1 WHERE id = 100;
-- 设置保存点sp1
SAVEPOINT sp1;
-- 步骤2：创建订单（失败，比如用户ID错误）
INSERT INTO orders (user_id, product_id) VALUES (999, 100); -- 无此用户
-- 回滚到sp1（步骤2撤销，但步骤1保留）
ROLLBACK TO sp1;
-- 修正步骤2：用正确的用户ID
INSERT INTO orders (user_id, product_id) VALUES (1, 100);
-- 提交事务（步骤1和修正后的步骤2生效）
COMMIT;

4.2 保存点的实践场景

  • 复杂表单提交：比如用户填写多步表单（个人信息→地址→支付），每步设置保存点，某步出错时回滚到该步，不用重新填写所有内容。
  • 批量操作：比如导入1000条数据，每100条设置一个保存点，某批出错时回滚到该批的起点，重新导入。

5. 事务管理实践：电商下单案例

5.1 场景需求

电商下单需要完成3个操作：

  1. 扣减商品库存（确保有货）；
  2. 创建订单记录；
  3. 扣减用户余额（支付）。

这3个操作必须全部成功，否则全部回滚（比如库存不足时，不能创建订单；余额不足时，不能扣库存）。

5.2 事务实现代码

首先创建表并插入测试数据：

-- 商品表（库存）
CREATE TABLE products (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    stock INT CHECK (stock >= 0) -- 库存不能为负
);
-- 订单表
CREATE TABLE orders (
    id SERIAL PRIMARY KEY, -- 自增ID
    user_id INT,
    product_id INT,
    quantity INT,
    create_time TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP -- 下单时间
);
-- 用户表（余额）
CREATE TABLE users (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100),
    balance NUMERIC(10, 2) CHECK (balance >= 0) -- 余额不能为负
);

-- 插入测试数据：商品ID100有10件库存，用户ID1有5000元余额
INSERT INTO products VALUES (100, '笔记本电脑', 10);
INSERT INTO users VALUES (1, '张三', 5000.00);

然后用**PL/pgSQL（PostgreSQL的存储过程语言）**实现事务（带异常处理）：

CREATE OR REPLACE FUNCTION place_order(
    p_user_id INT,    -- 用户ID
    p_product_id INT, -- 商品ID
    p_quantity INT    -- 购买数量
) RETURNS VARCHAR AS $$
BEGIN
    -- 启动事务（默认读已提交）
    BEGIN TRANSACTION;

    -- 1. 扣减库存（检查库存是否足够）
    UPDATE products
    SET stock = stock - p_quantity
    WHERE id = p_product_id AND stock >= p_quantity;
    -- 如果更新行数为0（库存不足），抛出异常
    IF NOT FOUND THEN
        ROLLBACK;
        RETURN '库存不足';
    END IF;

    -- 2. 创建订单
    INSERT INTO orders (user_id, product_id, quantity)
    VALUES (p_user_id, p_product_id, p_quantity);

    -- 3. 扣减用户余额（假设商品单价5000元）
    UPDATE users
    SET balance = balance - (5000.00 * p_quantity)
    WHERE id = p_user_id AND balance >= (5000.00 * p_quantity);
    -- 如果更新行数为0（余额不足），抛出异常
    IF NOT FOUND THEN
        ROLLBACK;
        RETURN '余额不足';
    END IF;

    -- 提交事务（所有操作生效）
    COMMIT;
    RETURN '下单成功';

-- 捕获所有异常，回滚事务
EXCEPTION
    WHEN OTHERS THEN
        ROLLBACK;
        RETURN '下单失败：' || SQLERRM; -- 返回错误信息
END;
$$ LANGUAGE plpgsql;

5.3 调用与测试

-- 测试1：正常下单（库存10→9，余额5000→0）
SELECT place_order(1, 100, 1); -- 返回“下单成功”

-- 测试2：库存不足（库存9→8？不，购买2件的话库存只有9，不够）
SELECT place_order(1, 100, 2); -- 返回“库存不足”

-- 测试3：余额不足（余额0，再买1件需要5000元）
SELECT place_order(1, 100, 1); -- 返回“余额不足”

6. 课后Quiz：巩固事务知识

6.1 问题1：如何启动一个“可重复读”隔离级别的事务？

答案：BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
解析：PostgreSQL中可以在启动事务时直接指定隔离级别，语法是BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL [级别名称]。

6.2 问题2：保存点和事务回滚（ROLLBACK）的区别是什么？

答案：

  • ROLLBACK：回滚整个事务，所有操作都撤销。
  • ROLLBACK TO [保存点]：只回滚到保存点之后的操作，保存点之前的操作保留。
    例子：事务中有SAVEPOINT sp1，ROLLBACK TO sp1会撤销sp1之后的操作，但sp1之前的操作仍然有效。

6.3 问题3：PostgreSQL默认的事务隔离级别是什么？如何查看当前隔离级别？

答案：

  • 默认是读已提交（Read Committed）。
  • 查看当前隔离级别：SHOW transaction_isolation;（返回read committed）。

7. 常见报错及解决方案

7.1 报错1：ERROR: current transaction is aborted, commands ignored until end of transaction block

原因：事务中的某条语句失败（比如违反约束、语法错误），导致事务进入“aborted”状态（报废），后续语句会被忽略。
例子：

BEGIN;
-- 违反CHECK约束（stock不能为负）
UPDATE products SET stock = -1 WHERE id = 100; -- 报错
-- 后续语句会被忽略
INSERT INTO orders ...; -- 报错“current transaction is aborted”

解决：执行ROLLBACK回滚事务，然后重新执行正确的语句。
预防：用PL/pgSQL的EXCEPTION块捕获错误，自动回滚（如5.2中的例子）。

7.2 报错2：ERROR: cannot BEGIN/COMMIT inside a transaction block

原因：已经处于一个事务中，又执行了BEGIN或COMMIT（嵌套事务）。
例子：

BEGIN; -- 启动事务
UPDATE products ...;
BEGIN; -- 错误：已经在事务中

解决：检查事务控制语句的顺序，确保每个BEGIN对应一个COMMIT或ROLLBACK，不要嵌套。
预防：执行BEGIN前，用SELECT pg_transaction_status();查看当前事务状态——返回idle表示没有活跃事务。

7.3 报错3：ERROR: could not serialize access due to concurrent update

原因：在**串行化（Serializable）**隔离级别下，两个事务并发修改同一数据，PostgreSQL为了保证串行化，终止其中一个事务。
例子：

  • 事务1：BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE; UPDATE products SET stock = 9 WHERE id = 100;
  • 事务2：BEGIN TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE; UPDATE products SET stock = 8 WHERE id = 100;
  • 事务2会报错“could not serialize access due to concurrent update”。

解决：捕获这个错误，重试被终止的事务（比如在应用层加重试逻辑）。
预防：如果经常出现这个错误，可以降低隔离级别到“可重复读”（大多数场景不需要串行化）。

参考链接

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