3.4. 交易安全

交易（Transaction），是所有資料庫的基礎概念。基本上來說，一個交易指的是，一系列的執行步驟包裹在一起，其結果只有全部成功或全部失敗兩種情況的操作行為。而其即時的執行狀態，對於其他同時在進行的交易而言，相互之間都是不可見的。如果在執行過程中產生了錯誤而造成整個交易無法完成，那麼所有的指令都不會對資料庫原來的內容產生影響。

舉例來說，某個銀行資料庫存放著各個客戶的存款資訊，也存放著分行的存款總額資訊。假設我們想要轉帳 $100.00，從 Alice 的帳號轉到 Bob 的帳戶。可以很直觀地依敘述，直接以下列指令執行：

UPDATE accounts SET balance = balance - 100.00
    WHERE name = 'Alice';
UPDATE branches SET balance = balance - 100.00
    WHERE name = (SELECT branch_name FROM accounts WHERE name = 'Alice');
UPDATE accounts SET balance = balance + 100.00
    WHERE name = 'Bob';
UPDATE branches SET balance = balance + 100.00
    WHERE name = (SELECT branch_name FROM accounts WHERE name = 'Bob');

這些指令的細節在這裡並不重要，重要的是，有好幾個更新資料的動作要被執行。我們銀行的營業員需要保證所有的更新資料都要完成，或是保持原樣。如果因為系統錯誤，而造成 Bob 收到 $100.00，但 Alice 卻沒有轉出金額，就不是應該發生的事。又或是 Alice 轉出了現金，而 Bob 卻沒有轉入金額，她也不會是開心的客戶。我們需要具有保證交易安全的方法，也就是如果在執行過程中，有部份出了錯，那麼即使是已經執行的部份，也不會對資料庫產生影響。把這些更新資料的指令，包裝在一個交易之中，就是這個保證交易安全的方法。這樣的交易稱作為 atomic：從其他的交易的角度來看，整個行為只有完全執行，亦或是什麼都沒有做，兩種結果而已。

我們也希望有某個保證是，一旦某個交易被完成了，那麼會由資料庫系統發出通知，使它確實是永久性的資料，即使發生短暫的當機之後，資料也不會遺失。舉例來說，如果我們正在進行 Bob 的提款系統操作行為，在他走出銀行大門之後，我們不要有任何可能性使他的提款記錄消失。一個具備交易安全的資料庫，會將這裡交易裡的更新行為，在它們被回報完成之前，都記錄在長效型儲存裝置上（也就是磁碟機）。

交易安全資料庫的另一個重要性質是， atomic update 的概念：當多個交易同時在進行時，每一個交易都不能夠看到其他交易未完成交易的資料狀態。舉個例子，如果某個交易正在進行總計所有分行的餘額，它不會只包含 Alice 的分行的提款，或不計算 Bob 的分行的存款，反之亦然。所以交易必須是全有全無的結果，而不只是資料庫資料的永久性，還包含了交易執行過程的可視性。一個未完成的交易直到完全完成之前，其間資料的改變，對其他的交易而言都看不見；而當交易完成的同時，資料的改變也同時全部呈現出來。

在 PostgreSQL 中，所謂的交易，是以 SQL 的 BEGIN 及 COMMIT 兩個指令相夾的過程。 所以我們前述的銀行交易實際上會像這樣：

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100.00
    WHERE name = 'Alice';
-- etc etc
COMMIT;

如果在交易的過程之中，我們決定不要完成交易（也許我們發現 Alice 的帳戶餘額不足），我們可以使用 ROLLBACK 指令來取代 COMMIT，那麼所有資料的變更都會取消。

PostgreSQL 一般將每一個 SQL 指令都視為一個交易來執行。如果你並沒有使用 BEGIN 指令，那麼每一個個別的指令就會隱含 BEGIN 先行，然後如果成功的話，COMMIT 也自動執行。一系列被 BEGIN 和 COMMIT 包夾的區域，有時候就稱為交易區塊。

注意

有一些用戶端程式會自動加入執行 BEGIN 及 COMMIT 指令，使得你不需要要求就獲得交易區塊的效果。請詳閱你所所用的工具文件。

還有一種交易的控制更為細緻，就是使用交易儲存點（savepoint）。交易儲存點允許你可以選擇性地取消部份交易，而只成交剩下的部份。使用 SAVEPOINT 指令定義一個交易儲存點之後，你可以使用 ROLLBACK，回復該交易狀態到交易儲存點。所有在交易儲存點之後所造成的資料庫變更，都會被回復，但交易儲存點之前的變更會暫時留存。

在回復到交易儲存點之後，它仍然可以繼續進行，而你可以多次回到該儲存點。相反地，如果你確定你不要再回復到某個特定的交易儲存點時，它也可以被釋放出來，系統資源也可以獲得舒解。記得，釋放或回復到一個交易儲存點時，將會自動釋放所有在那之後的交易儲存點。

所有這些過程都發生在交易區塊之中，所有沒有任何改變會讓其他資料庫連線所發現。當你確認完成了交易區塊的時候，完成交易的動作就會讓其他的連線知道，也能發現資料的改變；同時，回復的動作也會再也無法執行了。

記得這個銀行的資料庫，假設我們從 Alice 的帳號提出了 $100.00，然後存入了 Bob 的帳戶之中，隨後又發現應該要存到 Wally 的帳戶。我們可以使用交易儲存點來完成這個過程：

BEGIN;
UPDATE accounts SET balance = balance - 100.00
    WHERE name = 'Alice';
SAVEPOINT my_savepoint;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100.00
    WHERE name = 'Bob';
-- oops ... forget that and use Wally's account
ROLLBACK TO my_savepoint;
UPDATE accounts SET balance = balance + 100.00
    WHERE name = 'Wally';
COMMIT;

當然，這個例子是過度於簡化了，但這呈現出在交易區塊中使用交易儲存點，有著更多的可能性。進一步來說，ROLLBACK TO 是唯一能夠控制交易區塊執行流程的方式，當系統產生錯誤時，可以縮小回復的範圍，而不是只能全部回復再執行。