银行转账不白扣钱、电商下单不超卖,PostgreSQL事务的诀窍是啥?

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

BEGINSTART TRANSACTION标记事务的开始(两者等价)。
例子

sql 复制代码
-- 启动一个事务
BEGIN;
-- 或 START TRANSACTION;

2.2 提交事务:COMMIT

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)

sql 复制代码
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

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)

sql 复制代码
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) 大多数OLTP场景(如电商、支付)
可重复读(Repeatable Read) 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:

sql 复制代码
-- 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:

sql 复制代码
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:

sql 复制代码
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:

sql 复制代码
-- 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):

sql 复制代码
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

sql 复制代码
-- 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 sp1ROLLBACK 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

sql 复制代码
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BEGINCOMMIT(嵌套事务)。
例子

sql 复制代码
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COMMITROLLBACK,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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