面试题：如何优化PostgreSQL应用以减少死锁发生概率

Question

在一个复杂的PostgreSQL应用场景中，多个事务频繁读写数据，容易产生死锁。请从数据库设计、事务管理、SQL语句优化等多个层面，详细阐述你会采取哪些措施来尽量减少死锁发生的概率，并说明这些措施的原理和可能带来的其他影响。

Answer 1

数据库设计层面

1. 合理设计表结构：
   • 减少关联复杂性：避免设计过于复杂的表关联关系，尽量将大的关联查询拆分成多个较小的查询。例如，在多对多关系中，如果可以通过中间表将复杂的直接关联简化，能减少锁争用范围。原理是减少了事务在获取锁时涉及的对象数量，降低死锁可能性。可能影响是查询复杂度增加，需要更多的代码逻辑来处理多个小查询。
   • 适当冗余字段：在不违反数据一致性原则下，适当增加冗余字段。比如在一些需要关联多个表获取数据的场景中，在常用查询的表中冗余部分字段。这样在查询时可以减少跨表操作，降低锁争用。原理是减少了锁的获取范围。但可能带来数据一致性维护成本增加的问题，需要在更新时同时更新冗余字段。
2. 优化索引设计：
   • 创建合适索引：分析业务查询需求，为频繁查询条件创建索引。例如，对于WHERE子句中常用的字段创建索引，能加速查询，减少事务持有锁的时间。原理是快速定位数据，减少锁等待时间。可能影响是索引占用额外存储空间，且插入、更新操作可能变慢，因为需要同时更新索引。

事务管理层面

1. 事务隔离级别调整：
   • 选择合适隔离级别：根据业务需求，适当降低事务隔离级别。例如，从默认的REPEATABLE READ调整为READ COMMITTED。在READ COMMITTED级别下，事务只能读取已提交的数据，减少了锁的持有时间。原理是减少了锁的粒度和持有时长。但可能带来脏读、不可重复读等数据一致性问题，需要业务能容忍这些情况。
2. 事务大小控制：
   • 避免长事务：将大事务拆分成多个小事务。例如，在一个涉及多个业务操作的事务中，将可以独立的部分拆分成单独事务。原理是减少单个事务持有锁的时间和范围，降低死锁概率。但可能导致业务逻辑复杂性增加，需要处理事务间的数据一致性和依赖关系。
3. 事务执行顺序：
   • 制定统一顺序：对于涉及多个表操作的事务，在整个应用中制定统一的操作顺序。比如在更新多个表时，所有事务都先更新表A，再更新表B。原理是避免不同事务因操作顺序不同导致的死锁。可能影响是对开发规范要求更高，需要所有开发人员遵循统一顺序。

SQL 语句优化层面

1. 语句执行顺序优化：
   • 减少锁等待时间：在SQL语句中，尽量先获取最可能产生锁争用的资源。例如，在多表更新中，先更新锁竞争大的表。原理是让事务尽快获取关键资源锁，减少等待造成死锁的可能性。可能影响是对业务逻辑和数据依赖分析要求高，需准确判断锁争用情况。
2. 优化查询逻辑：
   • 避免不必要查询：检查SQL语句，去除不必要的子查询或复杂计算。例如，将复杂的子查询优化为连接查询，减少中间结果集生成。原理是减少事务执行时间，从而减少锁持有时间。可能影响是对SQL编写技巧要求更高，需要深入理解数据库执行计划。