介绍
在这个实验中，我们将探索 SQLite 事务处理，重点是通过使用事务来维护数据完整性。我们将学习如何开始和提交事务，确保将多个相关操作视为一个单一的、原子性的单元。
本实验将指导你完成使用 BEGIN TRANSACTION 启动事务、对数据库进行更改，然后使用 COMMIT 语句永久保存这些更改的过程。你还将学习如何使用 ROLLBACK 撤消更改，以及使用 SAVEPOINT 进行更精细的控制。这种实践经验将巩固你对事务如何在 SQLite 中保证原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）（ACID 属性）的理解。
创建数据库和表
在第一步中，我们将创建一个 SQLite 数据库和一个用于存储用户数据的表。这将为后续步骤中探索事务处理奠定基础。
首先，在 LabEx 虚拟机（VM）中打开你的终端。你的默认路径是 /home/labex/project。
现在，让我们创建一个名为 mydatabase.db 的 SQLite 数据库。运行以下命令来创建数据库文件并打开 SQLite 命令行工具：
sqlite3 mydatabase.db
你将看到一个提示，表明你现在位于 SQLite shell 中：
SQLite version 3.x.x
Enter ".help" for usage hints.
sqlite>
接下来，创建一个名为 users 的表来存储基本用户信息。该表将包含三列：id（唯一标识符）、name 和 balance。在 sqlite> 提示符下输入以下 SQL 命令，然后按 Enter 键：
CREATE TABLE users (
id INTEGER PRIMARY KEY,
name TEXT,
balance REAL
);
此命令设置 users 表，其中：
id是一个整数，用作每个用户的主键（primary key）。name是一个文本字段，表示用户的姓名。balance是一个实数，表示用户的账户余额。
现在，将一些初始数据插入到 users 表中：
INSERT INTO users (name, balance) VALUES ('Alice', 100.0);
INSERT INTO users (name, balance) VALUES ('Bob', 200.0);
这些命令添加了两个用户，Alice 和 Bob，他们的初始余额分别为 100.0 和 200.0。
为了确认数据已正确添加，请运行以下命令以查看表中的所有记录：
SELECT * FROM users;
预期输出：
1|Alice|100.0
2|Bob|200.0
此输出显示每个记录的 id、name 和 balance。SELECT * 命令检索指定表中的所有列。
开始并提交事务
在这一步中，你将学习如何开始和提交事务。事务对于在执行多个相关操作时确保数据完整性至关重要。
要开始一个事务，请使用 BEGIN TRANSACTION 命令：
BEGIN TRANSACTION;
此命令告诉 SQLite 开始跟踪更改，但在你显式提交事务之前，不会将这些更改永久应用到数据库。
现在，让我们从 Alice 转账 50.0 给 Bob：
UPDATE users SET balance = balance - 50.0 WHERE name = 'Alice';
UPDATE users SET balance = balance + 50.0 WHERE name = 'Bob';
这些命令在事务中更新 Alice 和 Bob 的余额。Alice 的余额减少 50.0，而 Bob 的余额增加 50.0。
要保存更改，请使用 COMMIT 命令：
COMMIT;
此命令提交事务，使更改永久生效。
通过再次查询表来验证更改：
SELECT * FROM users;
预期输出：
1|Alice|50.0
2|Bob|250.0
此输出确认事务已成功提交，并且 Alice 和 Bob 的余额已相应更新。
回滚事务
在这一步中，你将学习如何使用 ROLLBACK 命令来撤销在事务期间所做的更改。这对于处理错误和确保数据完整性至关重要。
首先，开始一个新的事务：
BEGIN TRANSACTION;
现在，让我们尝试从 Alice 转账 100.0 给 Bob，但这次，我们将模拟一个错误情况：
UPDATE users SET balance = balance - 100.0 WHERE name = 'Alice';
UPDATE users SET balance = balance + 100.0 WHERE name = 'Bob';
由于 Alice 只有 50.0，因此第一个更新将导致负余额。虽然 SQLite 默认情况下不强制执行约束（constraints），但我们将在该操作之后模拟发生错误。
要撤消这些更改，请使用 ROLLBACK 命令：
ROLLBACK;
此命令回滚事务，撤消自 BEGIN TRANSACTION 语句以来所做的任何更改。
通过查询 users 表来验证更改是否已回滚：
SELECT * FROM users;
预期输出：
1|Alice|50.0
2|Bob|250.0
此输出确认事务已成功回滚，并且 Alice 和 Bob 的余额保持不变。
实现保存点 (Savepoints)
在这一步中，你将学习如何在事务中使用保存点（savepoints）。保存点允许你在事务中创建中间点，你可以回滚（rollback）到这些点，而无需回滚整个事务。
首先，开始一个新的事务：
BEGIN TRANSACTION;
创建一个名为 savepoint1 的保存点：
SAVEPOINT savepoint1;
现在，让我们从 Alice 转账 20.0 给 Bob：
UPDATE users SET balance = balance - 20.0 WHERE name = 'Alice';
UPDATE users SET balance = balance + 20.0 WHERE name = 'Bob';
创建另一个名为 savepoint2 的保存点：
SAVEPOINT savepoint2;
让我们添加一个名为 'Charlie' 的新用户，初始余额为 300.0：
INSERT INTO users (name, balance) VALUES ('Charlie', 300.0);
现在，假设我们认为添加 Charlie 是一个错误。我们可以回滚到 savepoint1，这将撤消 INSERT 语句以及 Alice 和 Bob 之间 20.0 的转账：
ROLLBACK TO SAVEPOINT savepoint1;
验证回滚到 savepoint1 后的更改：
SELECT * FROM users;
预期输出：
1|Alice|50.0
2|Bob|250.0
你应该看到 Charlie 不在表中，并且 Alice 和 Bob 的余额恢复到 savepoint1 之前的值。
现在，让我们从 Alice 转账 10.0 给 Bob：
UPDATE users SET balance = balance - 10.0 WHERE name = 'Alice';
UPDATE users SET balance = balance + 10.0 WHERE name = 'Bob';
最后，提交事务：
COMMIT;
添加约束以防止余额为负
在本步骤中，你将向 users 表添加约束，以防止余额为负数。这将有助于确保数据完整性，防止无效交易。
由于 SQLite 不支持使用 ALTER TABLE ADD CONSTRAINT 向现有表添加约束，因此我们需要重新创建该表，并包含该约束。首先，启动一个事务，以确保所有操作都是原子性的：
BEGIN TRANSACTION;
创建一个具有相同结构但包含 CHECK 约束的新表：
CREATE TABLE users_new (
id INTEGER PRIMARY KEY,
name TEXT,
balance REAL CHECK (balance >= 0)
);
将所有数据从旧表复制到新表：
INSERT INTO users_new SELECT * FROM users;
删除旧表：
DROP TABLE users;
将新表重命名为原始名称：
ALTER TABLE users_new RENAME TO users;
提交事务，使更改永久生效：
COMMIT;
现在，users 表具有一个 CHECK 约束，确保 balance 列始终大于或等于 0。
让我们尝试从 Alice 转账 1000 元给 Bob，这将违反该约束：
BEGIN TRANSACTION;
UPDATE users SET balance = balance - 1000 WHERE name = 'Alice';
这次，UPDATE 语句 将 抛出错误，因为它违反了 CHECK 约束。你将看到一条类似于这样的错误消息：Error: CHECK 约束失败: balance >= 0。
回滚事务：
ROLLBACK;
验证更改已回滚：
SELECT * FROM users;
预期输出：
1|Alice|40.0
2|Bob|260.0
这证实 ROLLBACK 成功地将数据库恢复到失败事务之前的原始状态。
总结
在这个实验（lab）中，你已经学习了 SQLite 中事务处理的基础知识。你已经了解了如何开始和提交事务、回滚更改、实现保存点（savepoints）以进行更精细的控制，以及添加约束（constraints）以确保数据完整性。这些技能对于构建健壮且可靠的数据库应用程序至关重要。
