面试题：PostgreSQL 锁机制下的死锁预防与检测

Question

假设在 PostgreSQL 数据库中存在多个事务并发执行，可能会发生死锁情况。请描述 PostgreSQL 是如何检测死锁的，并且说明从应用程序设计角度，怎样预防死锁的发生，例如在事务的执行顺序和锁的获取策略方面该如何考虑。

Answer 1

PostgreSQL 检测死锁的方式

1. 等待图检测：PostgreSQL 使用等待图（Wait-For Graph，WFG）算法来检测死锁。等待图是一个有向图，其中节点表示事务，边表示一个事务等待另一个事务持有的锁。数据库系统定期检查这个等待图，当发现图中存在环时，就意味着发生了死锁。例如，事务 T1 等待事务 T2 持有的锁，事务 T2 又等待事务 T3 持有的锁，而事务 T3 等待事务 T1 持有的锁，这就形成了一个环，即死锁。

应用程序设计预防死锁的方法

事务执行顺序

1. 按照固定顺序访问资源：如果多个事务需要访问相同的一组资源，应用程序应确保所有事务都按照相同的顺序访问这些资源。例如，在涉及多个表的事务中，所有事务都先访问表 A，再访问表 B，最后访问表 C。这样可以避免因不同事务以不同顺序获取锁而导致的死锁。
2. 将大事务拆分为小事务：大事务持有锁的时间较长，增加了死锁的风险。将大事务拆分成多个小事务，每个小事务完成一部分独立的工作，减少锁的持有时间，降低死锁发生的可能性。例如，原本一个包含复杂业务逻辑涉及多个表更新的大事务，可以拆分成几个分别处理不同业务逻辑的小事务，按顺序执行。

锁的获取策略

1. 尽量减少锁的持有时间：在事务中尽快获取锁，完成操作后立即释放锁。例如，在读取数据后如果不需要对数据进行修改，应尽快释放共享锁，避免长时间持有锁导致其他事务等待。
2. 使用合理的锁粒度：根据业务需求选择合适的锁粒度。如果可能，尽量使用行级锁而不是表级锁。行级锁只锁定需要操作的行，对其他行的并发操作影响较小，相比表级锁能减少死锁的发生概率。例如，在只需要更新某一行数据时，使用行级锁而不是对整个表加锁。
3. 设置合理的锁超时：为获取锁设置一个合理的超时时间。如果在超时时间内无法获取到锁，事务放弃获取锁并回滚。这样可以避免事务无限期等待锁，减少死锁发生后的处理成本。例如，设置获取锁的超时时间为 10 秒，如果 10 秒内没有获取到锁，事务回滚并可以选择稍后重试。