PostgreSQL 事务&并发&锁

文章目录

PostgreSQL 事务
PostgreSQL 并发
- 并发问题
- MVCC
PostgreSQL 锁机制
- 表锁
- 行锁
总结

PostgreSQL 事务

大家都知道的 ACID

在日常操作中，对于一组相关操作，通常要求要么都成功，要么都失败。在关系型数据库中，称这一组操作为事务。为了保证整体事务的安全性，有ACID这一说：

原子性A：事务是一个最小的执行单位，一次事务中的操作要么都成功，要么都失败。
一致性C：在事务完成时，所有数据必须保持在一致的状态。（事务完成后吗，最终结果和预期结果是一致的）
隔离性I：一次事务操作，要么是其他事务操作前的状态，要么是其他事务操作后的状态，不存在中间状态。
持久性D：事务提交后，数据会落到本地磁盘，修改是永久性的。

PostgreSQL相比于其他数据库，有一个比较大的优化，DDL也可以包含在一个事务中。比如集群中的操作，一个事务可以保证多个节点都构建出一个表，才算成功。

事务的基本使用

PostgreSQL跟MySQL一样，是自动提交事务的。

可以基于关闭PostgreSQL的自动提交事务来进行操作。

但是上述方式比较麻烦，传统的方式。

也可以根据命令处理一个事务：

begin：开始事务
commit：提交事务
rollback：回滚事务

-- 开启事务
begin;
-- 操作
insert into test values (7,'bbb',12,5);
-- 提交事务 
commit;

保存点

在PostgreSQL中，保存点（savepoint）用于在事务中创建中间状态，点允许在事务过程中设置临时的“检查点”，以便在必要时回滚事务的一部分。

比如项目中有一个大事务操作超时，回滚成本太高。针对大事务，可以拆分成几个部分，每个部分完成后，构建一个保存点，如果后面操作超时了，回滚到保存点，继续重试。

-- savepoint操作
-- 开启事务
begin;
-- 插入一条数据
insert into test values (8,'铃铛',55,11);
-- 添加一个保存点
savepoint ok1;
-- 再插入数据,比如出了一场
insert into test values (9,'大唐官府',66,22);
-- 回滚到之前的提交点
rollback to savepoint ok1;
-- 就可以开始重试操作，重试成功，commit，失败可以rollback;
commit;

PostgreSQL 并发

并发问题

在不考虑隔离性的前提下，事务的并发可能会出现的问题：

脏读：读到了其他事务未提交的数据。（必须避免这种情况）
不可重复读：同一事务中，多次查询同一数据，结果不一致，因为其他事务修改造成的。（一些业务中这种不可重复读不是问题）
幻读：同一事务中，在修改某个数据后，再次查询还是之前的数据，因为其他事务对数据进行了更新，这种现象为幻读。

针对这些并发问题，关系型数据库有一些事务的隔离级别，一般用4种。

READ UNCOMMITTED：读未提交
READ COMMITTED：读已提交，可以解决脏读（PGSQL默认隔离级别）
REPEATABLE READ：可重复读，可以解决脏读和不可重复读（MySQL默认是这个隔离级别，PGSQL也提供了，但是设置为可重复读，效果还是串行化）
SERIALIZABLE：串行化

PGSQL在老版本中，只有两个隔离级别，读已提交和串行化，在PGSQL中不存在脏读问题。

MVCC

PostgreSQL中，在事务的并发问题里，也是基于MVCC多版本并发控制去维护数据的一致性。详细内容见多版本并发控制MVCC

首先要清楚，为啥要有MVCC？

如果一个数据库，频繁的进行读写操作，为了保证安全，采用锁的机制。但是如果采用锁机制，如果一些事务在写数据，另外一个事务就无法读数据，会造成读写之间相互阻塞。所以大多数的数据库都会采用一个机制 多版本并发控制 MVCC 来解决这个问题。

MVCC是一种并发控制的方法，它通过保存数据的多个版本来实现并发访问。在MVCC中，每个事务在开始时获取一个唯一的版本号，然后读取和修改数据时都会带上这个版本号。这样，每个事务只能看到自己的版本号小于或等于自己的数据版本，从而实现了并发访问。

PGSQL中，每张表都会自带两个字段

xmin：给当前事务分配的数据版本。如果有其他事务做了写操作，并且提交事务了，就给xmin分配新的版本。
xmax：当前事务没有存在新版本，xmax就是0。如果有其他事务做了写操作，未提交事务，将写操作的版本放到xmax中。提交事务后，xmax会分配到xmin中，然后xmax归0。

基于上图的操作查看效果

事务A

-- 左，事务A
--1、开启事务
begin;
--2、查询某一行数据,  xmin = 630,xmax = 0
select xmin,xmax,* from test where id = 8;
--3、每次开启事务后，会分配一个事务ID 事务id=631
select txid_current();
--7、修改id为8的数据，然后在本事务中查询   xmin = 631, xmax = 0
update test set name = '铃铛' where id = 8;
select xmin,xmax,* from test where id = 8;
--9、提交事务
commit;

事务B

-- 右，事务B
--4、开启事务
begin;
--5、查询某一行数据,  xmin = 630,xmax = 0
select xmin,xmax,* from test where id = 8;
--6、每次开启事务后，会分配一个事务ID 事务id=632
select txid_current();
--8、事务A修改完，事务B再查询  xmin = 630  xmax = 631
select xmin,xmax,* from test where id = 8;
--10、事务A提交后，事务B再查询  xmin = 631  xmax = 0
select xmin,xmax,* from test where id = 8;

PostgreSQL 锁机制

当然，PostgreSQL也支持表锁和行锁，来控制并发访问。PostgreSQL中主要有两种锁，一个表锁一个行锁。

表锁

表锁就是锁住整张表，也分为很多中模式，其中最核心的两个：

ACCESS SHARE：共享锁（读锁），读读操作不阻塞，但是不允许出现写操作并行
ACCESS EXCLUSIVE：互斥锁（写锁），无论什么操作进来，都阻塞。

具体的可以查看官网文档。

PostgreSQL中表锁的实现：

基于LOCK开启表锁，指定表的名字name，其次在MODE中指定锁的模式，NOWAIT可以指定是否在没有拿到锁时，一致等待。

-- 事务1
-- 基于互斥锁，锁住test表
-- 先开启事务
begin;
-- 基于默认的ACCESS EXCLUSIVE锁住test表
lock test in ACCESS SHARE mode;
-- 操作
select * from test;
-- 提交事务，锁释放
commit;

当事务1开启锁住当前表之后，如果使用默认的ACCESS EXCLUSIVE，其他连接操作表时，会直接阻塞住。

如果事务1是基于ACCESS SHARE共享锁时，其他事务是可以查询当前表的。

行锁

PostgreSQL的行锁和MySQL的基本是一模一样的，基于select for update就可以指定行锁。

MySQL中有一个概念，for update时，如果select的查询没有命中索引，可能会锁表。

PostgerSQL有个特点，for update时，如果select的查询没有命中索引，不一定会锁表，依然会实现行锁。

-- 先开启事务
begin;
-- 基于for update 锁住id为3的数据
select * from test where id = 3 for update;
update test set name = 'v1' where id = 3;
-- 提交事务，锁释放
commit;

其他的事务要锁住当前行，会阻塞住。

总结

事务、MVCC和锁是三个相互关联的概念，它们共同保证了数据库的一致性和并发性。

事务和MVCC是互相配合的，事务通过MVCC来实现并发控制，保证数据的一致性。
锁是事务实现并发控制的一种手段，通过加锁来保证数据的一致性。