學點後端知識之 Sequelize 中建立事務和?

Sequelize 是 Node.js 的一個 ORM 庫，通過 Sequelize 我們能用熟悉的 js 連結，運算元據庫。工作需要，筆者日常工作除了切圖，也開始要寫後端程式碼了。由於缺乏經驗，之前開發的功能在併發情況下出現了異常。深入理解之後重新回來梳理問題，並記錄學習的筆記。

基礎知識

事務（Transaction）：事務是資料庫執行過程中的一個邏輯單位，由一系列有限的資料庫操作序列構成。被事務包裹起來的這些操作會有共同的執行結果，要麼全部成功，要麼失敗，全部回滾。all-or-nothing

以銀行轉賬為例子。使用者 A 給 使用者 B 轉賬 100。
虛擬碼(忽略細節)

A 餘額 = A餘額 - 100
B 餘額 = B餘額 + 100
複製程式碼

A 賬號 -100，和 B 賬號 +100 是兩條獨立的語句，如果在中間發生異常，導致程式中斷，就會出現 A 賬號上的 100 憑空消失。誰也不想看到這樣的結果， 為了保證轉賬操作的原子性 ，用事務包裹起來。如果這中間發生錯誤，則會全部回滾。

start transaction;
// 轉賬操作
commit;
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Terminal 中演示 transaction 的作用。

Sequelize 提供了 Transaction 類，通過 Sequelize.transaction 建立事務，並在每一次資料庫操作設定當前操作屬於哪個事務。

await sequelize.transaction({}, async (transaction) => {
    const instance = await Accounts.findOne({
      where: {
        name: 'HelKyle',
      },
      transaction,
    });
    
    await instance.update({
      balances: instance.balances + number,
    }, {
      transaction,
    })
})
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從 Squelize log 中能看到，建立了事務 id 為444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a，之後的查詢，更新都在這個事務中執行。

Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): START TRANSACTION;
Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): SELECT "name", "balances" FROM "accounts" AS "accounts" WHERE "accounts"."name" = 'HelKyle';
Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): UPDATE "accounts" SET "balances"=$1 WHERE "name" = $2
Executing (444a5afe-9635-40fd-90d7-10f5aa16077a): COMMIT;
複製程式碼

如果不想每次都手動傳 transaction 物件，可以通過配置 CLS 的方式，配置全域性預設 transaction。

併發時候的悲劇

事務只解決了操作原子性的問題，另一個棘手的問題是併發。假設在 A 給 B 轉賬的過程中，恰巧 C 也給 A 轉賬 80，用 table 的形式演示併發過程中可能會發生的問題。

事務一（A 給 B 轉賬）	事務二（C 給 A 轉賬）
	查詢 A 餘額 200
查詢 A 餘額 200
	更新 A 餘額 = 200 + 80
更新 A 餘額 = 200 - 100

從結果上可以看到，A 最終沒有收到來自 C 的 80，C 使用者的?丟了。併發的問題可以通過加鎖來避免。

鎖的概念

悲觀鎖 VS 樂觀鎖：

悲觀鎖對外界持保留態度，為了避免衝突，不管三七二十一，先給記錄加上鎖，在當前事務釋放之前，其他事務要對該記錄執行操作必須等待。

事務一（A 給 B 轉賬）	事務二（C 給 A 轉賬）
	查詢 A 餘額 200，並鎖定記錄
查詢 A 餘額，發現有其他事務鎖定了記錄，等待...
	更新 A 餘額 = 200 + 80，釋放鎖
獲得執行權，查詢 A 餘額，280
更新 A 餘額 = 280 - 100

MySql，Postgres 都實現了悲觀鎖，執行相關語句即可（select for update），不需要開發。悲觀鎖的缺點是在讀操作頻繁的場景下，會影響吞吐量。

和悲觀相對的是樂觀鎖，樂觀鎖認為衝突沒那麼多，任何事務都可以先讀取資源，在寫入更新的時候做判斷。通常會增加 version 欄位，每次更新的時候 verion + 1，提交更新到資料庫的時候，判斷 version ，如果已失效則重試。

事務一（A 給 B 轉賬）	事務二（C 給 A 轉賬）
	查詢 A 餘額 200，版本號 n
查詢 A 餘額 200，版本號 n
	更新 A 餘額 = 200 + 80，版本號 = n + 1
發現最新版本已經不是 n, 重試
查詢 A 餘額 280，版本號 n + 1
更新 A 餘額 = 280 - 100，版本號 = n + 2

sql 程式碼：

select name, balances, version from accounts where name='HelKyle';

update accounts set version=version+1, balances=balances+100
    where name='HelKyle' and version=#{version}
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樂觀鎖在寫操作頻繁的場景下會不斷髮生重試，也會影響吞吐量。

排他鎖 VS 共享鎖：

排他鎖是悲觀鎖的一種，查詢的時候時候加鎖。同一資源同一時間只能有一個排他鎖，其他事務往這條記錄上新增排他鎖必須等待當前事務的完成（其他事務讀需要等待）。

sql 程式碼

select * from accounts where name='HelKyle' for update;
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Sequelize 寫法

await Accounts.findOne({
    where: { name: 'HelKyle' },
    lock: Sequelize.Transaction.LOCK.UPDATE
});
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演示： ? 事務沒有結束的時候，? 事務只能等待，直到排他鎖釋放。

事務一	事務二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts where name='A' for update;
輸出：A 100
	select * from accounts where name='A' for update;
	waiting...
commit;
	輸出：A，100
	commit;

共享鎖允許同一資源同時存在多個，當需要執行修改，刪除等操作時，必須等其他所有共享鎖都釋放之後才能執行。

sql 程式碼

select * from accounts where name='HelKyle' for share;
複製程式碼

Sequelize 寫法

await Accounts.findOne({
    where: { name: 'HelKyle' },
    lock: Sequelize.Transaction.LOCK.SHARE
});
複製程式碼

演示： ? ?的事務都能查詢，?事務想修改資料時，由於?共享鎖沒有釋放，修改操作只能等待。

事務一	事務二
start transaction;	start transaction;
select * from accounts where name='A' for share;
輸出：A 100
	select * from accounts where name='A' for share;
	輸出：A 100
update accounts set balances=10 where name='A'
waiting...
	commit;
set A.balances = 10
commit;

除了 lock，還有另一個配置和鎖相關，是 sequelize.transaction(options) 的配置引數 isolationLevel，支援四個級別，分別是：

級別	髒讀	不可重複讀	幻讀
READ_UNCOMMITTED 讀未提交
READ_COMMITTED 讀已提交	❌
REPEATABLE_READ 可重複讀	❌	❌
SERIALIZABLE 可序列化	❌	❌	❌

?的 ❌ 表示在這種級別裡面，某類問題不會出現。

名詞解析：

• 髒讀，指的是在一個事務中能讀取到另一個事務內未 commit 的內容，如果另一個事務最終失敗了，沒有寫入資料庫，那麼第一個事務就拿到了不存在的資料。

  事務一	事務二
  start transaction;	start transaction;
  select * from accounts where name='A';
  輸出：A 100
  update accounts set balances=10 where name='A'
  	select * from accounts where name='A';
  	輸出：A 10 (這時候事務一併沒有 commit)

• 不可重複讀描述在一個事務中，事務多次讀取統一資源（本事務中沒有修改操作），得到不同的結果。

  事務一	事務二
  start transaction;	start transaction;
  select * from accounts where name='A';
  輸出：A 100
  	update accounts set balances=10 where name='A'
  	commit;
  select * from accounts where name='A';
  輸出：A 10

• 幻讀，指的是出現了符合查詢條件，但是之前沒有?到過。比如 queryAll 一個表中所有資料，設定 balances 為 0，但是由於其他事務同時寫入新內容，於是新記錄明明符合 queryAll 但是沒有 balances 並不為 0，像?一樣。

  事務一	事務二
  start transaction;	start transaction;
  select * from accounts;
  輸出：A 100
  update accounts set balances=0;
  	insert into accounts values ('B', 100);
  	commit;
  commit;
  select * from accounts;
  輸出：A 0, B 100

在 Sequelize 中配置 isolationLevel

sequelize.transaction({
	isolationLevel: Sequelize.Transaction.ISOLATION_LEVELS.SERIALIZABLE
}, transaction => {
  // your transactions
});
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相關連結

• MySQL 四種事務隔離級的說明
• 樂觀鎖與悲觀鎖