交易隔離等級入門

想像一下你在咖啡廳打工，一個服務生在廚房查蛋糕庫存，另一個則在幫新客人下蛋糕單。在理想世界裡，他們應該都看到一樣的蛋糕數量，這樣才不會出現像「重複預訂」這種烏龍。但現實世界裡，並行操作就可能出現各種問題啦。

這裡有三個最常見的麻煩：

1. Dirty Read（髒讀）: 一個查詢看到另一個查詢還沒 commit 的變更。如果這些變更被 rollback，第一個查詢就像剛去面試的大學生一樣天真。

2. Non-Repeatable Read（不可重複讀）: 一個查詢兩次讀同一筆資料，但中間有人改了它。就像你去車站看火車時刻表，過一分鐘回來發現車被取消了。或者你找錢時票被別人買走了 XD

3. Phantom Read（幽靈讀）: 一個查詢看到一部分資料，但兩次查詢間有人插入新資料，結果就變了。就像你公司標案沒中，結果除了你跟市長老婆的標案外其他都被取消了。

交易隔離等級

既然知道這些問題，來看看 PostgreSQL 給我們什麼工具來解決——交易隔離等級。這就像幫並行交易訂規矩。隔離等級越高，交易互相干擾的機會就越小。但這樣會犧牲「服務速度」，也就是效能啦。

PostgreSQL 的隔離等級

1. Read Uncommitted（讀未提交資料）:

   • 允許讀到還沒 commit 的變更（對，這就是髒讀的經典範例）。
   • 在 PostgreSQL 裡其實會被當成 Read Committed，所以純正的 Read Uncommitted 不支援。PostgreSQL 覺得這太不靠譜了，直接拒絕實作。

2. Read Committed（讀已提交變更）:

   • 避免髒讀。
   • 交易只能看到執行時已經 commit 的資料。
   • 但還是可能出現 Non-Repeatable Read 跟 Phantom Read。

3. Repeatable Read（可重複讀）:

   • 保證你讀到的資料，在這次交易期間都不會變。
   • 避免髒讀跟不可重複讀。
   • 但幽靈資料還是有可能出現。

4. Serializable（可序列化）:

   • 保證交易執行起來就像一個一個排隊來一樣。
   • 三種問題都能避免：髒讀、不可重複讀、幽靈資料。
   • 最嚴格——也是最慢——的隔離等級。

為什麼交易隔離很重要？

想像一個網路商店的資料庫，成千上萬的用戶同時下單。如果隔離等級沒設好，會出現一堆衝突：從「商品消失」到「訂單重複」都有可能。

選對隔離等級可以幫你搞定交易競爭，讓效能跟資料正確性取得平衡。舉例來說：

• 分析系統通常選最低隔離等級（像 Read Committed），因為資料精確度沒那麼重要。
• 金融系統就會選 Serializable，這樣才不會算錯錢或重複扣款。

隔離等級的應用範例

1. Read Committed

這個等級保證你不會讀到可能被 rollback 的資料。

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ COMMITTED;
BEGIN;

-- 讀取帳戶資料。
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;

-- 如果有其他交易更新這個餘額，這裡會馬上看到新資料。
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;

COMMIT;

2. Repeatable Read

這個等級保證你讀到的資料，在這次交易期間都不會變。

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL REPEATABLE READ;
BEGIN;

-- 讀取帳戶資料。
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;

-- 就算有其他交易更新這個餘額，你也看不到變化。
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;

COMMIT;

3. Serializable

這個等級下，交易就像系統裡只有你一個人在動作。

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;
BEGIN;

-- 讀取帳戶資料。
SELECT balance FROM accounts WHERE account_id = 1;

-- 任何其他想改這筆資料的交易都會被鎖住，直到你這筆結束。
UPDATE accounts SET balance = balance - 100 WHERE account_id = 1;

COMMIT;

怎麼選隔離等級？

選隔離等級要看你的需求：

• 如果速度比精確重要，而且你能接受幽靈資料——選 Read Committed。
• 如果精確重要，但還想保有高效能——用 Repeatable Read。
• 如果你要 100% 資料正確，就算慢也沒關係——那就 Serializable。

小心喔！高隔離等級可能會造成鎖死，讓系統變慢。最聰明的做法就是在效能跟資料一致性間找到平衡點。