Golang数据库事务实践

事务是很多业务的基础，本文介绍了如何在Golang里实现数据库事务操作，并以一个用户注册场景给出了完整实现。原文: Transactions in Go application

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Go 是一种年轻而强大的语言，专为编写小型、简单的服务而创建。但随着时间推移，越来越多复杂应用和系统也在采用 Go 进行开发，这就出现了一些问题：如何处理事务？

为了深入探讨这个问题，我们假设一个简单的业务场景：用户注册

作为一个系统，我希望在注册时创建用户和个人资料

RDBMS/DBMS 的现代 Go 库不像 C# 和 Java 的 Hibernate、Entity Framework 那样强大，因此我们必须自己处理。为了实现用户注册业务场景，我们将创建并评估几种处理事务的方法。

由于每种事务处理方法都必须与 sql.DB 和 sql.Tx 配合使用，因此需要引入接口来封装对数据库的访问。

生成的应用有两个域实体和一个用于访问数据库的 DB 低级接口。

package model

type User struct {
 Email string
}

type Profile struct {
 Name string
}
package transaction

type DB interface {
 QueryRowContext(ctx context.Context, query string, args ...any) *sql.Row
 QueryContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (*sql.Rows, error)
 ExecContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (sql.Result, error)
 PrepareContext(ctx context.Context, query string) (*sql.Stmt, error)
}

准备工作完成后，就可以采用如下两种方法。

1. 事务感知上下文

工作原理：transaction.Manager启动事务并将其放入上下文。当存储库执行查询时，助手会检查上下文中是否有事务，并使用创建的事务来执行查询，或者如果上下文为空，则不使用事务来执行查询。

为了启动事务，我们需要实体：Manager

package transaction

type Manager interface {
 Run(
  ctx context.Context,
  callback func(ctx context.Context) error,
 ) error
}

transaction.Manager 实现

package transaction

import (
 "context"
 "database/sql"
 "github.com/pkg/errors"
 "go.uber.org/multierr"
)

type txKey string

var ctxWithTx = txKey("tx")

type SQLTransactionManager struct {
 db *sql.DB
}

func NewManager(db *sql.DB) *SQLTransactionManager {
 return &SQLTransactionManager{db: db}
}

func (m *SQLTransactionManager) Run(
 ctx context.Context,
 callback func(ctx context.Context) error,
) (rErr error) {
 tx, err := m.db.BeginTx(ctx, &sql.TxOptions{})
 if err != nil {
  return errors.WithStack(err)
 }

 defer func() {
  if rErr != nil {
   rErr = multierr.Combine(rErr, errors.WithStack(tx.Rollback()))
  }
 }()

 defer func() {
  if rec := recover(); rec != nil {
   if e, ok := rec.(error); ok {
    rErr = e
   } else {
    rErr = errors.Errorf("%s", rec)
   }
  }
 }()

 if err = callback(putTxToContext(ctx, tx)); err != nil {
  return err
 }

 return errors.WithStack(tx.Commit())
}

func ExtractTxFromContext(ctx context.Context) (*sql.Tx, bool) {
 tx := ctx.Value(ctxWithTx)

 if t, ok := tx.(*sql.Tx); ok {
  return t, true
 }

 return nil, false
}

func putTxToContext(ctx context.Context, tx *sql.Tx) context.Context {
 return context.WithValue(ctx, ctxWithTx, tx)
}

DB实现

package storage

import (
 "brand/transaction/example1/transaction"
 "context"
 "database/sql"
)

type DB struct {
 db *sql.DB
}

func NewDB(db *sql.DB) *DB {
 return &DB{db: db}
}

func (d *DB) QueryRowContext(ctx context.Context, query string, args ...any) *sql.Row {
 tx, ok := transaction.ExtractTxFromContext(ctx)
 if !ok {
  return d.db.QueryRowContext(ctx, query, args...)
 }

 return tx.QueryRowContext(ctx, query, args...)
}

func (d *DB) QueryContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (*sql.Rows, error) {
 tx, ok := transaction.ExtractTxFromContext(ctx)
 if !ok {
  return d.db.QueryContext(ctx, query, args...)
 }

 return tx.QueryContext(ctx, query, args...)
}

func (d *DB) ExecContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (sql.Result, error) {
 tx, ok := transaction.ExtractTxFromContext(ctx)
 if !ok {
  return d.db.ExecContext(ctx, query, args...)
 }

 return tx.ExecContext(ctx, query, args...)
}

func (d *DB) PrepareContext(ctx context.Context, query string) (*sql.Stmt, error) {
 tx, ok := transaction.ExtractTxFromContext(ctx)
 if !ok {
  return d.db.PrepareContext(ctx, query)
 }

 return tx.PrepareContext(ctx, query)
}

RegistrationService 负责用户注册业务场景

package service

import (
 "brand/transaction/example1/model"
 "brand/transaction/example1/transaction"
 "context"
)

type UserRepository interface {
 Create(ctx context.Context, user *model.User) error
}

type ProfileRepository interface {
 Create(ctx context.Context, user *model.Profile) error
}

type RegistrationData struct {
 Email string
 Name  string
}

type RegistrationService struct {
 transactionManager transaction.Manager
 userRepository     UserRepository
 profileRepository  ProfileRepository
}

func NewRegistrationService(
 transactionManager transaction.Manager,
 userRepository UserRepository,
 profileRepository ProfileRepository,
) *RegistrationService {
 return &RegistrationService{
  transactionManager: transactionManager,
  userRepository:     userRepository,
  profileRepository:  profileRepository,
 }
}

func (s *RegistrationService) Register(ctx context.Context, data RegistrationData) error {
 return s.transactionManager.Run(ctx, func(ctx context.Context) error {
  if err := s.userRepository.Create(ctx, &model.User{
   Email: data.Email,
  }); err != nil {
   return err
  }

  if err := s.profileRepository.Create(ctx, &model.Profile{
   Name: data.Name,
  }); err != nil {
   return err
  }

  return nil
 })
}

User和ProfileRepository的实现

package storage

import (
 "brand/transaction"
 "brand/transaction/example1/model"
 "context"
)

type ProfileRepository struct {
 db transaction.DB
}

func NewProfileRepository(db transaction.DB) *ProfileRepository {
 return &ProfileRepository{db: db}
}

func (r *ProfileRepository) Create(ctx context.Context, profile *model.Profile) error {
 _, err := r.db.ExecContext(ctx, "INSERT ...", profile.Name)

 return err
}
package storage

import (
 "brand/transaction"
 "brand/transaction/example1/model"
 "context"
)

type UserRepository struct {
 db transaction.DB
}

func NewUserRepository(db transaction.DB) *UserRepository {
 return &UserRepository{db: db}
}

func (r *UserRepository) Create(ctx context.Context, user *model.User) error {
 _, err := r.db.ExecContext(ctx, "INSERT ...", user.Email)

 return err
}

优点

  • 简单：存储库会自动使用由 TransactionManager 启动的事务
  • 与存储无关：客户端代码对存储类型一无所知

缺点

  • 不符合Go的使用习惯
  • 控制较少：无法防止在事务中启动事务，可能会产生意想不到的副作用，代码审查时必须考虑到这一点
2. 事务感知存储库

工作原理：事务管理器启动事务并将事务放入回调，存储库工厂方法使用事务创建自己。

为了启动事务，我们需要实体：Manager

type Manager interface {
 Run(
  ctx context.Context,
  callback func(ctx context.Context, tx *sql.Tx) error,
 ) error
}

transaction.Manager 实现

package transaction

import (
 "context"
 "database/sql"
 "github.com/pkg/errors"
 "go.uber.org/multierr"
)

type txKey string

var ctxWithTx = txKey("tx")

type SQLTransactionManager struct {
 db *sql.DB
}

func NewManager(db *sql.DB) *SQLTransactionManager {
 return &SQLTransactionManager{db: db}
}

func (m *SQLTransactionManager) Run(
 ctx context.Context,
 callback func(ctx context.Context, tx *sql.Tx) error,
) (rErr error) {
 tx, err := m.db.BeginTx(ctx, &sql.TxOptions{})
 if err != nil {
  return errors.WithStack(err)
 }

 defer func() {
  if rErr != nil {
   rErr = multierr.Combine(rErr, errors.WithStack(tx.Rollback()))
  }
 }()

 defer func() {
  if rec := recover(); rec != nil {
   if e, ok := rec.(error); ok {
    rErr = e
   } else {
    rErr = errors.Errorf("%s", rec)
   }
  }
 }()

 if err = callback(ctx, tx); err != nil {
  return err
 }

 return errors.WithStack(tx.Commit())
}

DB实现

package storage

import (
 "context"
 "database/sql"
)

type DB struct {
 db *sql.DB
}

func NewDB(db *sql.DB) *DB {
 return &DB{db: db}
}

func (d *DB) QueryRowContext(ctx context.Context, query string, args ...any) *sql.Row {
 return d.db.QueryRowContext(ctx, query, args...)
}

func (d *DB) QueryContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (*sql.Rows, error) {
 return d.db.QueryContext(ctx, query, args...)
}

func (d *DB) ExecContext(ctx context.Context, query string, args ...any) (sql.Result, error) {
 return d.db.ExecContext(ctx, query, args...)
}

func (d *DB) PrepareContext(ctx context.Context, query string) (*sql.Stmt, error) {
 return d.db.PrepareContext(ctx, query)
}

RegistrationService 负责用户注册业务场景

有两种方法可以创建带有事务的存储库：

  • 存储库带有结构方法 WithTransaction（示例中使用了该方法）
  • 存储库工厂 userRepositoryFactory.CreateFromTransaction(tx) 
package service

import (
 "brand/transaction/example2/model"
 "brand/transaction/example2/transaction"
 "context"
 "database/sql"
)

type UserRepository interface {
 Create(ctx context.Context, user *model.User) error
 WithTransaction(tx *sql.Tx) UserRepository
}

type ProfileRepository interface {
 Create(ctx context.Context, user *model.Profile) error
 WithTransaction(tx *sql.Tx) ProfileRepository
}

type RegistrationData struct {
 Email string
 Name  string
}

type RegistrationService struct {
 transactionManager transaction.Manager
 userRepository     UserRepository
 profileRepository  ProfileRepository
}

func NewRegistrationService(
 transactionManager transaction.Manager,
 userRepository UserRepository,
 profileRepository ProfileRepository,
) *RegistrationService {
 return &RegistrationService{
  transactionManager: transactionManager,
  userRepository:     userRepository,
  profileRepository:  profileRepository,
 }
}

func (s *RegistrationService) Register(ctx context.Context, data RegistrationData) error {
 return s.transactionManager.Run(ctx, func(ctx context.Context, tx *sql.Tx) error {
  userRepository := s.userRepository.WithTransaction(tx)
  profileRepository := s.profileRepository.WithTransaction(tx)

  if err := userRepository.Create(ctx, &model.User{
   Email: data.Email,
  }); err != nil {
   return err
  }

  if err := profileRepository.Create(ctx, &model.Profile{
   Name: data.Name,
  }); err != nil {
   return err
  }

  return nil
 })
}

User和ProfileRepository的实现

package storage

import (
 "brand/transaction"
 "brand/transaction/example2/model"
 "brand/transaction/example2/service"
 "context"
 "database/sql"
)

type ProfileRepository struct {
 db transaction.DB
}

func NewProfileRepository(db transaction.DB) *ProfileRepository {
 return &ProfileRepository{db: db}
}

func (r *ProfileRepository) Create(ctx context.Context, profile *model.Profile) error {
 _, err := r.db.ExecContext(ctx, "INSERT ...", profile.Name)

 return err
}

func (r *ProfileRepository) WithTransaction(tx *sql.Tx) service.ProfileRepository {
 return NewProfileRepository(tx)
}
package storage

import (
 "brand/transaction"
 "brand/transaction/example2/model"
 "brand/transaction/example2/service"
 "context"
 "database/sql"
)

type UserRepository struct {
 db transaction.DB
}

func NewUserRepository(db transaction.DB) *UserRepository {
 return &UserRepository{db: db}
}

func (r *UserRepository) Create(ctx context.Context, user *model.User) error {
 _, err := r.db.ExecContext(ctx, "INSERT ...", user.Email)

 return err
}

func (r *UserRepository) WithTransaction(tx *sql.Tx) service.UserRepository {
 return NewUserRepository(tx)
}

优点

  • 更明确：在注册服务内部创建事务，可避免副作用

缺点

  • 客户端代码知道存储类型
  • 客户端代码负责创建新的存储库

我相信任何一种方法都能使代码更易读、更简单，但建议使用第一种方法，从而可以隐藏存储细节，使我们能够在一个项目中使用多个存储，而无需考虑实现和存储细节。

你好，我是俞凡，在Motorola做过研发，现在在Mavenir做技术工作，对通信、网络、后端架构、云原生、DevOps、CICD、区块链、AI等技术始终保持着浓厚的兴趣，平时喜欢阅读、思考，相信持续学习、终身成长，欢迎一起交流学习。为了方便大家以后能第一时间看到文章，请朋友们关注公众号"DeepNoMind"，并设个星标吧，如果能一键三连(转发、点赞、在看)，则能给我带来更多的支持和动力，激励我持续写下去，和大家共同成长进步！

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