資料庫存數據時，邏輯上防重了為啥還會出現重複記錄？
- 2019 年 11 月 8 日
- 筆記
在很多異常情況下，比如高並發、網路糟糕的時候，資料庫里偶爾會出現重複的記錄。
假如現在有一張書籍表，結構類似這樣
+----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+在異常情況下，可能會出現下面這樣的記錄
+----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 2 | 人類簡史 | | 3 | 人類簡史 | +----+--------------+但是，想了想，自己在處理相關數據的時候也加了判重的相關邏輯，比如，新增時當圖書 name 相同時，會提示圖書重複而返回。
初次遇到這個情況的時候，感覺有點摸不著頭腦，後面想了想，還是理清了，其實這和資料庫的事務隔離級別有一定關係。
先簡單說下資料庫事務的 4 個隔離級別，然後重現下上述問題，最後說說解決辦法。
1 資料庫事務的 4 個隔離級別
1.1 未提交讀
顧名思義，當事務隔離級別處於這個設置的時候，不同事務能讀取其它事務中未提交的數據。
便於說明，我開了兩個客戶端（A 以及 B），並設置各自的隔離級別為未提交讀。（並沒有全局設置）
設置隔離級別命令
SET [SESSION | GLOBAL] TRANSACTION ISOLATION LEVEL {READ UNCOMMITTED | READ COMMITTED | REPEATABLE READ | SERIALIZABLE}好了，開始。
Client A
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> SELECT @@session.tx_isolation; +------------------------+ | @@session.tx_isolation | +------------------------+ | READ-UNCOMMITTED | +------------------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.01 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> insert into books(name) values('人類簡史'); Query OK, 1 row affected (0.01 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 4 | 人類簡史 | +----+--------------+ 2 rows in set (0.00 sec)當 A 中的事務沒有關閉的時候，我們去 B 中看下數據
Client B
mysql> SET SESSION TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> SELECT @@session.tx_isolation; +------------------------+ | @@session.tx_isolation | +------------------------+ | READ-UNCOMMITTED | +------------------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 4 | 人類簡史 | +----+--------------+ 2 rows in set (0.00 sec)B 中可以讀取 A 未提交的數據，所謂未提交讀就是這樣。
最後，記得把各個事務提交。
Client A & Client B
mysql> commit;
1.2 提交讀
不能事務可以讀取其它事務中已經提交的數據。
篇幅問題，這裡我就不貼出設置隔離級別的語句，測試某個隔離級別的時候，默認已經設置好該級別。
Client A
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> insert into books(name) values('人類簡史'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 5 | 人類簡史 | +----+--------------+ 2 rows in set (0.00 sec)A 沒提交，在 B 裡面去看下數據
Client B
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec)和預期一樣，A 中未提交的數據在 B 中看不到。
A 中提交事務
Client A
mysql> commit;在 B 中看下
Client B
mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 5 | 人類簡史 | +----+--------------+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql> commit; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)B 中能看到 A 中提交的數據。
1.3 可重複讀
細心的朋友可能會發現一個問題，那就是在 B 中的同一個事務讀同一個表，得到的結果卻不一致，開始只有 1 條，後面有 2 條，而如果沒有這個問題的話，也就是可重複讀了。
我們來驗證下
Client A
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> insert into books(name) values('人類簡史'); Query OK, 1 row affected (0.01 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 6 | 人類簡史 | +----+--------------+ 2 rows in set (0.00 sec)Client B
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec)Client A
mysql> commit Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)Client B
mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec)和預期一致。B 中事務沒有受到 A 中事務的提交影響，讀取的數據和事務剛開始的時候一致，books 中都只有一條數據，這就是可重複讀。
當然，B 在自己的事務中做修改，肯定是可見的。
Client B
mysql> insert into books(name) value ('時間簡史'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 8 | 時間簡史 | +----+--------------+ 2 rows in set (0.00 sec) mysql> commit; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)1.4 串列化
這是隔離級別最嚴格的一級，在該級別中，不同事務中的讀寫會相互阻塞。
Client A
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec)當 A 未提交的時候在 B 中對同一個表進行寫
Client B
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books; +----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+ 1 row in set (0.00 sec) mysql> insert into books(name) value ('人類簡史'); ERROR 1205 (HY000): Lock wait timeout exceeded; try restarting transaction由於不同事務中的讀寫相互阻塞，所以出現了上面超時的情況。
如果 A 中提交事務
Client A
mysql> commit; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)那麼在 B 中就能正常寫了
Client B
mysql> insert into books(name) value ('人類簡史'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec) mysql> commit; Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)同理，在 A 中開啟事務並向 books 中插入一條記錄後不提交，B 中開啟事務並對該表進行讀操作，也會超時。當 A 中的事務提交後，B 中對 books 的讀操作就沒有問題了。
2 重現問題
由於 MySQL 的 Innodb 的默認事務隔離級別為可重複讀，也就導致了判重邏輯可能會出現問題，我們來重現一下。
現在，資料庫的數據是這樣的
+----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | +----+--------------+後端邏輯類似這樣的
try: book_name = '人類簡史' book = get_by_name(book_name) if book: raise Exception(f'圖書 {book_name} 已存在') # 新增操作 # 其它操作 db.session.commit() return {'success': True} except Exception as e: db.session.rollback() return {'success': False, 'msg': f'新增圖書失敗 {e}'}當兩個用戶輸入書名「人類簡史」並提交後，同時有兩個執行緒執行這段邏輯，也就相當於上面兩個客戶端同時開啟了事務，我們以這兩個客戶端來說明問題
Client A
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books where name = '人類簡史'; Empty set (0.00 sec) mysql> insert into books(name) values('人類簡史'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec)A 中檢測圖書不存在，然後插入，但是由於「其它操作」由於網路或者其它原因太費時間，導致事務提交延遲。
這時在 B 中執行類似操作
Client B
mysql> start transaction; Query OK, 0 rows affected (0.00 sec) mysql> select * from books where name = '人類簡史'; Empty set (0.00 sec) mysql> insert into books(name) values('人類簡史'); Query OK, 1 row affected (0.00 sec)由於事務隔離級別是可重複讀的，B 中無法讀取 A 中未提交的數據，所以判重邏輯順利通過，也插入了同一本書。（也就是說隔離級別在提交讀及以上都有可能出現這個問題）
最後 A 和 B 都提交後
Client A & Clinet B
mysql> commit; Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)就出現了重複記錄了
+----+--------------+ | id | name | +----+--------------+ | 1 | 世界簡史 | | 12 | 人類簡史 | | 13 | 人類簡史 | +----+--------------+3 怎麼解決
3.1 資料庫層面
從底層進行限制，對 name 添加唯一索引後，插入重複記錄會報錯，簡單粗暴的解決了這個問題。
3.2 程式碼層面
加唯一索引能解決，但是總覺得程式碼不夠完整，其實在程式碼層面也可以解決這個問題。
如果我們在接收請求的時候如果碰到關鍵參數相同的請求，我們可以直接拒絕，返回類似「操作進行中」的響應，這樣也就從源頭上解決了這個問題。
實現上面的思路也很簡單，藉助 redis 的 setnx 即可。
book_name = request.form.get('book_name', '') if not book_name: reutrn json.dumps({'success': False, 'msg': '請填寫書名'}) redis_key = f'add_book_{book_name}' set_res = redis_client.setnx(redis_key, 1) if not set_res: reutrn json.dumps({'success': False, 'msg': '操作進行中'}) add_res = add_book(book_name) # 添加操作 redis_client.delete(redis_key) return json.dumps(add_res)如果類似場景比較多，可以考慮把 redis 的操作封裝成一個裝飾器，讓程式碼能復用起來，這裡不再贅述。
4 小結
由於資料庫隔離級別的原因，一些數據就算是邏輯上進行防重了，也有可能出現重複記錄。解決這個問題，可以在資料庫層面加唯一索引解決，也可以在程式碼層面進行解決。
原文部落格：www.kevinbai.com
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