PostgreSQL 事务详解

在 PostgreSQL 中，事务是一组数据库操作的逻辑单元，这些操作要么全部成功执行，要么全部不执行，以确保数据的一致性和完整性。以下从多个方面对 PostgreSQL 事务进行详解：

事务的基本概念
- 定义：事务是一个不可分割的工作单元，由一条或多条 SQL 语句组成。在 PostgreSQL 中，事务可以包含数据查询（SELECT）、数据修改（INSERT、UPDATE、DELETE）、数据定义（CREATE、ALTER、DROP）等操作。
- 特性（ACID）
  - 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功提交（COMMIT），要么全部回滚（ROLLBACK），不会出现部分执行的情况。例如，在一个涉及多个表的转账操作中，从账户 A 扣除金额和向账户 B 添加金额的操作必须作为一个整体，要么都完成，要么都不执行，以防止资金丢失或错误增加。
  - 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库的完整性约束（如主键约束、外键约束、唯一约束等）保持不变。例如，在插入一条新记录时，该记录必须满足所有相关的约束条件，否则事务将无法成功提交。
  - 隔离性（Isolation）：多个并发事务之间相互隔离，一个事务的执行不会影响其他事务。不同的隔离级别决定了事务之间可见性和干扰程度。PostgreSQL 支持多种隔离级别，如读未提交（READ UNCOMMITTED，PostgreSQL 中没有直接对应，功能类似的是READ COMMITTED下的并发查询可能读到未提交数据的情况）、读已提交（READ COMMITTED）、可重复读（REPEATABLE READ）、可串行化（SERIALIZABLE）。
  - 持久性（Durability）：一旦事务成功提交，其对数据库的修改将永久保存，即使系统崩溃或发生故障。这通过日志记录（如预写式日志Write - Ahead Logging，WAL）来实现，确保已提交的事务不会丢失。
事务的操作语句
- 开始事务：在 PostgreSQL 中，默认情况下，每个单独的 SQL 语句本身就是一个事务。但如果要将多个 SQL 语句组合成一个事务，可以使用BEGIN、START TRANSACTION或BEGIN TRANSACTION语句开始一个事务。例如：

BEGIN;
-- 或
START TRANSACTION;

提交事务：使用COMMIT语句将事务中所有的修改永久保存到数据库中。一旦执行COMMIT，事务中的操作就无法回滚。示例：

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 2;
COMMIT;

回滚事务：使用ROLLBACK语句撤销事务中所有未提交的修改，将数据库恢复到事务开始前的状态。例如，在事务执行过程中发现错误或不满足某些条件时，可以回滚事务：

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
-- 检查余额是否足够，若不足则回滚
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;
-- 假设余额不足
ROLLBACK;

保存点（Savepoints）
- 定义：保存点是事务中的一个标记点，可以在事务内设置多个保存点。通过设置保存点，可以将事务部分回滚到特定的标记位置，而不是回滚整个事务。
- 操作语句：使用SAVEPOINT语句创建保存点，例如SAVEPOINT my_savepoint; 。使用ROLLBACK TO SAVEPOINT语句回滚到指定的保存点，如ROLLBACK TO SAVEPOINT my_savepoint; 。使用RELEASE SAVEPOINT语句删除保存点，如RELEASE SAVEPOINT my_savepoint; 。例如：

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;
SAVEPOINT update_account1;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100 WHERE account_id = 2;
-- 发现错误，回滚到第一个更新操作之后的保存点
ROLLBACK TO SAVEPOINT update_account1;
RELEASE SAVEPOINT update_account1;
COMMIT;

并发事务与隔离级别
- 并发问题：在多用户并发访问数据库时，如果事务隔离级别设置不当，可能会出现脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non - Repeatable Read）、幻读（Phantom Read）等问题。
  - 脏读：一个事务读取到另一个未提交事务修改的数据。例如，事务 A 修改了某条记录但未提交，事务 B 此时读取到了该未提交的修改，若事务 A 随后回滚，事务 B 读取的数据就是无效的。
  - 不可重复读：在一个事务内多次读取同一数据，由于其他事务的修改，导致每次读取的结果不一致。比如，事务 A 在两次读取某条记录之间，事务 B 修改并提交了该记录，事务 A 再次读取时得到不同的结果。
  - 幻读：一个事务按照某个条件查询数据时，两次查询之间，其他事务插入或删除了符合该条件的记录，导致事务 A 两次查询的结果集不同，好像出现了 “幻影” 数据。
- 隔离级别解决并发问题：
  - 读已提交（READ COMMITTED）：这是 PostgreSQL 的默认隔离级别。一个事务只能读取到其他已提交事务修改的数据，避免了脏读问题，但仍可能出现不可重复读和幻读。
  - 可重复读（REPEATABLE READ）：在一个事务内多次读取同一数据时，保证读取结果一致，解决了不可重复读问题，但可能存在幻读。它通过使用多版本并发控制（MVCC，Multi - Version Concurrency Control）机制，在事务开始时创建一个数据快照，后续读取操作都基于这个快照。
  - 可串行化（SERIALIZABLE）：这是最高的隔离级别，完全避免了脏读、不可重复读和幻读问题。它通过对并发事务进行排序，使其像串行执行一样，保证数据的一致性和完整性，但可能会降低系统并发性能。
异常处理与自动回滚
- 异常处理：在事务执行过程中，如果发生错误（如违反约束、语法错误等），PostgreSQL 会根据错误的严重程度和事务的状态进行处理。对于一些严重错误，事务会自动回滚；对于一些可恢复的错误，可以通过异常处理机制（如EXCEPTION块，在 PL/pgSQL 中使用）来捕获和处理错误，决定是否回滚事务。
- 自动回滚：如果在事务中执行的 SQL 语句违反了数据库的完整性约束（如插入重复的主键值）、发生了内部错误（如内存不足）或超出了资源限制，PostgreSQL 会自动回滚事务，确保数据库的一致性。例如：

BEGIN;
INSERT INTO unique_table (unique_column) VALUES ('duplicate_value'); -- unique_column有唯一约束
-- 由于违反唯一约束，事务会自动回滚

posted on 2025-04-16 21:07 数据派阅读(166) 评论(0) 收藏举报

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