PostgreSQL Serializable隔离级别工作原理及测试异常疑问

问题根源：对Serializable隔离级别的误解 #

你以为Serializable会强制事务严格串行执行，只要并发就会报错，但实际上PostgreSQL的Serializable隔离级别是乐观并发控制——它允许事务并发执行，只在提交阶段检查是否存在串行化异常（即无法找到一个串行执行顺序来等价于当前并发执行的结果），只有存在异常时才会回滚其中一个事务。

你的示例中，两个事务的操作不会产生串行化异常：

• transaction1是只读事务，它读取的是事务启动时的快照数据；
• transaction2是写事务，它更新目标行并提交。

这两个事务的并发执行，可以对应两种合法的串行执行顺序：

1. 先执行transaction1（读旧值），再执行transaction2（更新值）；
2. 先执行transaction2（更新值），再执行transaction1（读新值）。

两种串行顺序的结果都是合理的，PostgreSQL不会检测到冲突，因此不会触发报错。

触发Serializable冲突的正确示例 #

要触发串行化报错，需要构造存在写偏斜或基于快照读的更新冲突的场景。比如两个事务都基于同一个初始值进行更新：

transaction1.py #

import psycopg2
import time

conn = psycopg2.connect("dbname=your_db user=your_user password=your_pwd")
cursor = conn.cursor()

cursor.execute("START TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;")
# 读取初始余额
cursor.execute("SELECT balance FROM customers WHERE name = '1'")
balance = cursor.fetchall()[0][0]
# 模拟业务处理延迟
time.sleep(10)
# 基于读取的值更新
cursor.execute("UPDATE customers SET balance = %s WHERE name = '1'", (balance + 50,))
cursor.execute("COMMIT")

cursor.close()
conn.close()

transaction2.py #

import psycopg2
import time

conn = psycopg2.connect("dbname=your_db user=your_user password=your_pwd")
cursor = conn.cursor()

cursor.execute("START TRANSACTION ISOLATION LEVEL SERIALIZABLE;")
# 读取同一个初始余额
cursor.execute("SELECT balance FROM customers WHERE name = '1'")
balance = cursor.fetchall()[0][0]
# 模拟业务处理延迟
time.sleep(10)
# 基于读取的值更新
cursor.execute("UPDATE customers SET balance = %s WHERE name = '1'", (balance + 100,))
cursor.execute("COMMIT")

cursor.close()
conn.close()

先运行transaction1，再运行transaction2，当第二个事务提交时，PostgreSQL会检测到串行化冲突，抛出类似如下的错误：

psycopg2.errors.SerializationFailure: could not serialize access due to read/write dependencies among transactions
DETAIL:  Reason code: Canceled on identification as a pivot, during commit attempt.
HINT:  The transaction might succeed if retried.

补充说明 #

PostgreSQL的Serializable隔离级别依赖快照隔离+串行化冲突检测：

• 读操作使用快照，不会阻塞写操作；
• 写操作会获取行级锁，但不会阻塞快照读；
• 只有当并发事务的执行逻辑无法对应任何串行执行顺序时，才会在提交时触发回滚。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者blablatron