一、并發(fā)更新沖突的場景

當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)同時(shí)嘗試對同一行數(shù)據(jù)進(jìn)行修改時(shí)，就可能發(fā)生并發(fā)更新沖突。常見的場景包括：

• 同時(shí)修改同一行的不同列
• 同時(shí)對同一列進(jìn)行不同的值更新

二、PostgreSQL 中的并發(fā)控制機(jī)制

PostgreSQL 主要使用 MVCC（多版本并發(fā)控制，Multiversion Concurrency Control ） 來處理并發(fā)事務(wù)。MVCC 允許事務(wù)讀取到符合其隔離級(jí)別需求的數(shù)據(jù)版本，而不需要加鎖阻塞其他事務(wù)的讀操作。然而，在寫操作時(shí)，仍可能出現(xiàn)沖突。

（一） 封鎖機(jī)制

PostgreSQL 使用多種類型的鎖來控制對數(shù)據(jù)的并發(fā)訪問。常見的鎖類型包括：

1. 共享鎖（Shared Lock）：允許其他事務(wù)也獲取共享鎖，但阻止獲取排他鎖。常用于讀取操作。
2. 排他鎖（Exclusive Lock）：阻止其他事務(wù)獲取任何類型的鎖，常用于寫入操作。

鎖的粒度可以是行級(jí)（Row-Level）、頁級(jí)（Page-Level）和表級(jí)（Table-Level）。

（二） 事務(wù)隔離級(jí)別

PostgreSQL 支持四種事務(wù)隔離級(jí)別：

1. 讀未提交（Read Uncommitted）：這是最低的隔離級(jí)別，一個(gè)事務(wù)可以讀取到其他事務(wù)未提交的數(shù)據(jù)修改，可能導(dǎo)致臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀等問題。
2. 讀已提交（Read Committed）：事務(wù)只能讀取已經(jīng)提交的數(shù)據(jù)，避免了臟讀，但仍可能出現(xiàn)不可重復(fù)讀和幻讀。
3. 可重復(fù)讀（Repeatable Read）：在一個(gè)事務(wù)內(nèi)多次讀取相同的數(shù)據(jù)會(huì)得到相同的結(jié)果，避免了不可重復(fù)讀，但可能出現(xiàn)幻讀。
4. 串行化（Serializable）：最高的隔離級(jí)別，通過嚴(yán)格的并發(fā)控制確保事務(wù)的串行執(zhí)行，避免了臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀。

三、并發(fā)更新沖突的解決方法

（一） 重試機(jī)制

一種簡單的方法是當(dāng)沖突發(fā)生時(shí)，讓事務(wù)進(jìn)行重試。示例如下

DO
$$
DECLARE
    conflict_detected BOOLEAN := FALSE;
BEGIN
    LOOP
        -- 嘗試執(zhí)行更新操作
        UPDATE products SET price = 100 WHERE id = 1;

        -- 檢查是否有沖突（例如，通過檢查受影響的行數(shù)）
        IF NOT FOUND THEN
            conflict_detected := TRUE;
        ELSE
            EXIT;
        END IF;

        -- 若有沖突，等待一段時(shí)間并重試
        IF conflict_detected THEN
            PERFORM pg_sleep(1);
        END IF;
    END LOOP;
END;
$$;

在上述示例中，如果更新操作沒有影響到任何行（表示可能存在沖突），則設(shè)置一個(gè)標(biāo)志，等待一段時(shí)間后重試。

（二） 使用樂觀并發(fā)控制

樂觀并發(fā)控制假設(shè)并發(fā)沖突很少發(fā)生。在這種方式中，事務(wù)在更新數(shù)據(jù)時(shí)不進(jìn)行加鎖，而是在提交時(shí)檢查數(shù)據(jù)是否被其他事務(wù)修改。如果沒有沖突，事務(wù)成功提交；如果有沖突，事務(wù)回滾并根據(jù)需要重試。

-- 獲取數(shù)據(jù)的初始版本
SELECT price AS original_price FROM products WHERE id = 1;

-- 進(jìn)行業(yè)務(wù)處理和修改
UPDATE products SET price = 100 WHERE id = 1 AND price = original_price;

在上述示例中，更新操作僅在數(shù)據(jù)未被其他事務(wù)修改的情況下成功。

（三） 使用悲觀并發(fā)控制

悲觀并發(fā)控制則假設(shè)并發(fā)沖突很可能發(fā)生，在事務(wù)執(zhí)行期間獲取所需的鎖來阻塞其他可能沖突的事務(wù)。

BEGIN;

-- 獲取排他鎖
LOCK TABLE products IN SHARE ROW EXCLUSIVE MODE;

-- 進(jìn)行數(shù)據(jù)更新
UPDATE products SET price = 100 WHERE id = 1;

COMMIT;

在更新數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)遞增版本字段：

UPDATE products SET price = 100, version = version + 1 WHERE id = 1 AND version = <expected_version>;

（四） 應(yīng)用版本字段

給表添加一個(gè)版本字段來跟蹤數(shù)據(jù)的更改。

CREATE TABLE products (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    price DECIMAL(10, 2),
    version INT DEFAULT 0
);

在更新數(shù)據(jù)時(shí)，同時(shí)遞增版本字段：

UPDATE products SET price = 100, version = version + 1 WHERE id = 1 AND version = <expected_version>;

如果更新影響的行數(shù)為 0，表示存在沖突，因?yàn)轭A(yù)期的版本與實(shí)際的版本不一致。

（五） 基于時(shí)間戳的沖突解決

為每行數(shù)據(jù)添加一個(gè)時(shí)間戳字段，記錄數(shù)據(jù)的最后修改時(shí)間。

CREATE TABLE products (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    price DECIMAL(10, 2),
    last_modified TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

在更新時(shí)，僅更新時(shí)間戳比當(dāng)前事務(wù)讀取的時(shí)間戳更早的數(shù)據(jù)：

UPDATE products SET price = 100 WHERE id = 1 AND last_modified <= <read_timestamp>;

四、實(shí)際應(yīng)用中的考慮因素

（一） 性能影響

1. 不同的沖突解決方法對數(shù)據(jù)庫性能有不同的影響。例如，使用封鎖可能導(dǎo)致其他事務(wù)的等待，增加系統(tǒng)的阻塞時(shí)間，從而影響并發(fā)性。而樂觀并發(fā)控制在沖突很少發(fā)生時(shí)性能較好，但在沖突頻繁時(shí)可能導(dǎo)致大量的事務(wù)重試，增加了總體的執(zhí)行時(shí)間。
2. 應(yīng)用版本字段或基于時(shí)間戳的方法可能需要額外的存儲(chǔ)空間來維護(hù)版本或時(shí)間戳信息，并在更新時(shí)進(jìn)行額外的判斷和處理。

（二） 業(yè)務(wù)邏輯適應(yīng)性

1. 某些業(yè)務(wù)場景可能更適合某種特定的沖突解決方法。例如，如果業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)的一致性要求非常高，不能容忍任何不一致的情況，那么悲觀并發(fā)控制或串行化隔離級(jí)別可能是更好的選擇。
2. 對于沖突不太頻繁且對響應(yīng)時(shí)間要求較高的場景，樂觀并發(fā)控制可能更合適。

（三） 數(shù)據(jù)分布和訪問模式

1. 如果數(shù)據(jù)的訪問是高度并發(fā)的，并且多個(gè)事務(wù)經(jīng)常同時(shí)訪問相同的數(shù)據(jù)行，那么需要更加謹(jǐn)慎地選擇沖突解決方法，以避免過度的阻塞和沖突。
2. 對于數(shù)據(jù)分布較為均勻，沖突概率較低的情況，可以采用相對簡單和高效的方法，如樂觀并發(fā)控制。

五、示例分析

假設(shè)我們有一個(gè)在線商店的庫存管理系統(tǒng)，其中有一個(gè) inventory 表來存儲(chǔ)商品的庫存數(shù)量。

CREATE TABLE inventory (
    product_id INT PRIMARY KEY,
    quantity INT,
    last_updated TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP
);

現(xiàn)在有兩個(gè)并發(fā)的事務(wù)：

事務(wù) 1：

BEGIN;
SELECT * FROM inventory WHERE product_id = 1;
-- 假設(shè)讀取到的數(shù)量為 10
UPDATE inventory SET quantity = 5 WHERE product_id = 1 AND last_updated <= <read_timestamp>;
COMMIT;

事務(wù) 2：

BEGIN;
SELECT * FROM inventory WHERE product_id = 1;
-- 假設(shè)也讀取到的數(shù)量為 10
UPDATE inventory SET quantity = 8 WHERE product_id = 1 AND last_updated <= <read_timestamp>;
COMMIT;

如果這兩個(gè)事務(wù)幾乎同時(shí)執(zhí)行，可能會(huì)發(fā)生沖突。

如果我們采用基于時(shí)間戳的沖突解決方法：

1. 事務(wù) 1 讀取數(shù)據(jù)時(shí)獲取了當(dāng)前的時(shí)間戳（T1）。
2. 事務(wù) 2 讀取數(shù)據(jù)時(shí)獲取了稍晚的時(shí)間戳（T2）。

當(dāng)事務(wù) 1 嘗試更新時(shí)，如果自它讀取以來沒有其他事務(wù)修改數(shù)據(jù)（即 last_updated <= T1），則更新成功。

當(dāng)事務(wù) 2 嘗試更新時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的 last_updated 大于 T2（說明在事務(wù) 2 讀取之后被修改過），則更新失敗，事務(wù) 2 可以選擇回滾并重試，或者根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯進(jìn)行其他處理。

以上就是PostgreSQL處理數(shù)據(jù)并發(fā)更新沖突的解決方法的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于PostgreSQL數(shù)據(jù)并發(fā)更新沖突的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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