简介
在本实验中，你将了解 PostgreSQL 事务管理，这是确保数据完整性的关键环节。你将学习如何开始和提交事务，把一系列操作作为一个完整的工作单元处理。你还将学习如何回滚失败的事务、设置隔离级别，以及通过并发更新模拟锁。
开始并提交事务
本步骤将介绍如何在 PostgreSQL 中开始并提交事务。事务会把一系列操作作为一个完整的工作单元处理，从而确保数据完整性。如果事务中的任何操作失败，整个事务都会回滚，避免只更新一部分数据并保持数据一致性。
首先，以 postgres 用户身份连接 PostgreSQL 数据库。打开终端并运行以下命令：
sudo -u postgres psql
此时应看到 postgres=# 提示符。
接下来，创建一个名为 accounts 的表，用于演示事务。
CREATE TABLE accounts (
id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(50),
balance DECIMAL(10, 2)
);
向 accounts 表中插入一些初始数据。
INSERT INTO accounts (name, balance) VALUES ('Alice', 100.00);
INSERT INTO accounts (name, balance) VALUES ('Bob', 50.00);
现在，使用 BEGIN 命令开始一个事务。
BEGIN;
在事务中，从 Alice 的账户向 Bob 的账户转入 $20。
UPDATE accounts SET balance = balance - 20.00 WHERE name = 'Alice';
UPDATE accounts SET balance = balance + 20.00 WHERE name = 'Bob';
要使这些更改永久生效，请使用 COMMIT 命令提交事务。
COMMIT;
查询 accounts 表，确认事务是否成功。
SELECT * FROM accounts;
你应该能看到 Alice 的余额减少了 $20，Bob 的余额增加了 $20。
最后，退出 psql shell。
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回滚失败的事务
本步骤将介绍如何在 PostgreSQL 中回滚失败的事务。当一系列数据库操作中出现错误时，回滚事务至关重要，它可以确保数据库保持一致状态。
你应该仍然连接着上一步使用的 PostgreSQL 数据库。如果已经断开连接，请重新运行以下命令：
sudo -u postgres psql
开始一个新事务。
BEGIN;
在这个事务中，尝试执行一个会故意失败的操作：插入重复的主键。先查询下一个可用的 id 值。
SELECT MAX(id) FROM accounts;
假设查询结果为 2。现在，尝试插入一条 id = 1 的新账户记录，因为这个 ID 已经存在，所以插入会失败。
INSERT INTO accounts (id, name, balance) VALUES (1, 'Eve', 25.00);
运行这条命令会出现 ERROR: duplicate key value violates unique constraint "accounts_pkey" 错误。
事务中出现错误后，使用 ROLLBACK 命令回滚事务，丢弃事务中所做的更改。
ROLLBACK;
查询 accounts 表，确认 ROLLBACK 是否成功。
SELECT * FROM accounts;
你应该能看到，表中仍然只有 Alice 和 Bob 的账户，余额与步骤 1 结束时相同。失败的 INSERT 操作已成功回滚。
最后，退出 psql shell。
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设置并测试隔离级别
本步骤将介绍 PostgreSQL 中的事务隔离级别，以及如何设置和测试它们。隔离级别决定了并发事务之间相互隔离的程度。较高的隔离级别能更好地防止数据损坏，但可能会降低并发性。
你应该仍然连接着上一步使用的 PostgreSQL 数据库。如果已经断开连接，请重新运行以下命令：
sudo -u postgres psql
打开两个独立的终端窗口。在每个终端中，都以 postgres 用户身份连接 PostgreSQL 数据库。此时应该能看到两个 postgres=# 提示符。
终端 1：
sudo -u postgres psql
终端 2：
sudo -u postgres psql
在终端 1中开始一个事务，然后将隔离级别设为 READ COMMITTED（默认级别）。SET TRANSACTION 必须在事务中、执行第一条查询之前运行。
BEGIN;
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
在终端 1中查询 Alice 的余额。
SELECT balance FROM accounts WHERE name = 'Alice';
记下查询结果。接着，在终端 2中开始一个事务并更新 Alice 的余额。
BEGIN;
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
UPDATE accounts SET balance = 90.00 WHERE name = 'Alice';
COMMIT;
回到终端 1，再次查询 Alice 的余额。
SELECT balance FROM accounts WHERE name = 'Alice';
由于隔离级别是 READ COMMITTED，你会看到终端 2 已提交的更新后余额（90.00）。
现在测试 REPEATABLE READ 隔离级别。在终端 1中，先回滚当前事务，再开始一个新事务，并在读取任何数据之前设置隔离级别。
ROLLBACK;
BEGIN;
SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
在终端 1中再次查询 Alice 的余额。
SELECT balance FROM accounts WHERE name = 'Alice';
记下查询结果。接着，在终端 2中开始一个事务，再次更新 Alice 的余额。
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = 100.00 WHERE name = 'Alice';
COMMIT;
回到终端 1，再次查询 Alice 的余额。
SELECT balance FROM accounts WHERE name = 'Alice';
由于隔离级别是 REPEATABLE READ，你仍会看到 90.00。这是该事务中第一条查询建立的快照所记录的余额，即使终端 2 已提交了 100.00 也一样。
最后，在终端 1中提交事务。
COMMIT;
现在，在终端 1中再次查询 Alice 的余额。事务结束后，你会看到最新提交的值（100.00）。
SELECT balance FROM accounts WHERE name = 'Alice';
退出两个 psql shell。
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通过并发更新模拟锁
本步骤将通过 PostgreSQL 中的并发更新模拟锁。锁用于防止并发事务相互干扰，从而确保数据完整性。
你应该仍然连接着上一步使用的 PostgreSQL 数据库。如果已经断开连接，请重新运行以下命令：
sudo -u postgres psql
打开两个独立的终端窗口。在每个终端中，都以 postgres 用户身份连接 PostgreSQL 数据库。此时应该能看到两个 postgres=# 提示符。
终端 1：
sudo -u postgres psql
终端 2：
sudo -u postgres psql
在终端 1中开始一个事务并查询 Alice 的余额。关键是使用 SELECT ... FOR UPDATE 锁定该行。
BEGIN;
SELECT balance FROM accounts WHERE name = 'Alice' FOR UPDATE;
这条命令会读取 Alice 的余额并锁定对应的行。在该事务提交或回滚之前，其他事务无法修改这一行。
在终端 2中开始一个事务，并尝试更新 Alice 的余额。
BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance + 10 WHERE name = 'Alice';
注意，终端 2中的命令看起来会一直卡住。这是因为它正在等待终端 1释放持有的行锁。
现在，在终端 1中提交事务。
COMMIT;
终端 1提交事务后，终端 2中的 UPDATE 命令就会继续执行。
在终端 2中提交事务。
COMMIT;
现在，在任一终端中查询 accounts 表，确认更改。
SELECT * FROM accounts;
你应该能看到，终端 1 释放行锁后，终端 2 中的事务更新了 Alice 的余额。
最后，退出两个 psql shell。
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这个示例展示了如何使用 SELECT ... FOR UPDATE 模拟锁，防止并发更新相互干扰。如果不使用锁，两个事务可能会读取相同的初始余额，并基于该值分别应用更新，从而导致更新丢失。
总结
在本实验中，你学习了如何管理 PostgreSQL 事务。首先，你使用 psql 连接 PostgreSQL 数据库，并创建了一个包含初始数据的示例 accounts 表。
接着，你通过示例了解了事务的用法：使用 BEGIN 命令开始事务，执行多项数据库操作（更新 Alice 和 Bob 的余额），然后使用 COMMIT 命令提交事务，使更改永久生效。这说明了事务的基本原则：将一系列操作作为一个原子单元处理。你还学习了如何回滚事务和设置隔离级别。最后，你通过并发更新模拟锁，了解如何防止数据损坏。
