Golang 資料庫操作：交易（Transactions）與預備陳述式（Prepared Statements）

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簡介

在企業級應用中，資料完整性與效能往往是最重要的兩大指標。
當多筆資料必須同時寫入、更新或刪除時，若其中任何一步失敗，都可能導致資料不一致；此時 交易（Transaction） 就能提供「全有或全無」的保證。

另一方面，頻繁執行相同結構的 SQL 語句會產生大量的解析與編譯成本，甚至可能造成 SQL 注入的安全風險。使用 預備陳述式（Prepared Statement） 不僅能減少 CPU 開銷，還能讓參數自動做安全轉義。

本篇文章將以 Go 語言 為例，說明如何正確地使用交易與預備陳述式，並提供實務上常見的陷阱與最佳實踐，讓讀者從 初學者 逐步晉升為 中級開發者。

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核心概念

1. 交易（Transaction）是什麼？

• 原子性（Atomicity）：交易內的所有 SQL 必須全部成功，否則全部回滾。
• 一致性（Consistency）：交易結束後，資料庫必須處於合法狀態。
• 隔離性（Isolation）：不同交易之間不會互相干擾，常見的隔離等級有 Read Uncommitted、Read Committed、Repeatable Read、Serializable。
• 持久性（Durability）：一旦交易提交，資料變更會永久寫入磁碟。

在 Go 中，database/sql 套件提供了 Begin, Commit, Rollback 三個方法來操作交易。

2. 預備陳述式（Prepared Statement）是什麼？

預備陳述式在第一次執行時會先將 SQL 文字送到資料庫編譯，之後只需要傳入參數即可執行。好處包括：

• 效能提升：重複使用同一個語句時，避免每次都重新解析。
• 安全性：參數會自動做適當的轉義，防止 SQL Injection。
• 程式可讀性：SQL 與程式碼分離，易於維護。

在 Go 中，db.Prepare（或 tx.Prepare）會回傳一個 *sql.Stmt，之後可透過 Exec、Query、QueryRow 使用。

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程式碼範例

以下範例皆使用標準庫 database/sql，假設已經匯入 MySQL 驅動 github.com/go-sql-driver/mysql。

1️⃣ 基本交易範例：插入兩筆資料，失敗則回滾

package main

import (
	"database/sql"
	"fmt"
	"log"

	_ "github.com/go-sql-driver/mysql"
)

func main() {
	// 建立 DB 連線（請自行替換 DSN）
	db, err := sql.Open("mysql", "user:pass@tcp(localhost:3306)/testdb")
	if err != nil {
		log.Fatalf("Open DB error: %v", err)
	}
	defer db.Close()

	// 開始交易
	tx, err := db.Begin()
	if err != nil {
		log.Fatalf("Begin transaction error: %v", err)
	}
	// 若後續發生錯誤，務必回滾
	defer func() {
		if p := recover(); p != nil {
			_ = tx.Rollback()
			panic(p) // 重新拋出 panic
		} else if err != nil {
			_ = tx.Rollback()
			fmt.Println("Transaction rolled back due to error:", err)
		}
	}()

	// 第一次 INSERT
	_, err = tx.Exec(`INSERT INTO accounts (name, balance) VALUES (?, ?)`, "Alice", 1000)
	if err != nil {
		return // defer 會自動 rollback
	}

	// 第二次 INSERT（故意寫錯欄位名稱，觸發錯誤）
	_, err = tx.Exec(`INSERT INTO accounts (name, balanc) VALUES (?, ?)`, "Bob", 500)
	if err != nil {
		return // 觸發 rollback
	}

	// 若無錯誤，提交交易
	err = tx.Commit()
	if err != nil {
		log.Fatalf("Commit error: %v", err)
	}
	fmt.Println("Transaction committed successfully")
}

重點：使用 defer 包裝 Rollback，確保任何路徑（包括 panic）都能正確回滾。

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2️⃣ 使用 context 控制交易逾時

package main

import (
	"context"
	"database/sql"
	"log"
	"time"

	_ "github.com/go-sql-driver/mysql"
)

func transfer(db *sql.DB, from, to string, amount int) error {
	// 設定 3 秒的逾時時間
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 3*time.Second)
	defer cancel()

	tx, err := db.BeginTx(ctx, nil) // nil 代表使用預設隔離等級
	if err != nil {
		return err
	}
	defer tx.Rollback() // 若後續出錯自動回滾

	// 減少來源帳戶
	_, err = tx.ExecContext(ctx,
		`UPDATE accounts SET balance = balance - ? WHERE name = ? AND balance >= ?`,
		amount, from, amount)
	if err != nil {
		return err
	}

	// 增加目標帳戶
	_, err = tx.ExecContext(ctx,
		`UPDATE accounts SET balance = balance + ? WHERE name = ?`,
		amount, to)
	if err != nil {
		return err
	}

	// 提交
	return tx.Commit()
}

技巧：ExecContext、QueryContext 等方法會自動監聽 ctx，在逾時或取消時即中止執行，避免長時間卡住。

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3️⃣ 基本預備陳述式：批次插入

stmt, err := db.Prepare(`INSERT INTO logs (level, message, created_at) VALUES (?, ?, NOW())`)
if err != nil {
	log.Fatalf("Prepare error: %v", err)
}
defer stmt.Close()

logs := []struct {
	level   string
	message string
}{
	{"INFO", "系統啟動"},
	{"WARN", "磁碟空間不足"},
	{"ERROR", "無法連接外部 API"},
}

for _, l := range logs {
	_, err = stmt.Exec(l.level, l.message)
	if err != nil {
		log.Printf("Insert log failed: %v", err)
	}
}

說明：Prepare 只在第一次呼叫時向資料庫送出編譯請求，之後的 Exec 只傳遞參數，效能提升明顯。

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4️⃣ 交易內使用預備陳述式（安全又高效）

func bulkInsertUsers(db *sql.DB, users []User) error {
	tx, err := db.Begin()
	if err != nil {
		return err
	}
	defer tx.Rollback()

	stmt, err := tx.Prepare(`INSERT INTO users (username, email, created_at) VALUES (?, ?, NOW())`)
	if err != nil {
		return err
	}
	defer stmt.Close()

	for _, u := range users {
		if _, err = stmt.Exec(u.Username, u.Email); err != nil {
			return err // 任何錯誤都會觸發 defer rollback
		}
	}
	return tx.Commit()
}

關鍵：在交易 (tx) 中建立的 Stmt 只能在同一個交易內使用，這樣可以保證 原子性 與 效能 同時達成。

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5️⃣ 取得自動產生的 ID（LastInsertId）與錯誤處理

result, err := db.Exec(`INSERT INTO products (name, price) VALUES (?, ?)`, "Gadget", 1999)
if err != nil {
	log.Fatalf("Insert error: %v", err)
}
id, err := result.LastInsertId()
if err != nil {
	log.Fatalf("LastInsertId error: %v", err)
}
fmt.Printf("新產品的 ID 為 %d\n", id)

提示：LastInsertId 只在支援自增欄位的資料庫（如 MySQL、PostgreSQL）有效；若使用 SQLite，請改用 SELECT last_insert_rowid()。

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常見陷阱與最佳實踐

陷阱	為什麼會發生	正確做法
忘記 Rollback	程式在 Commit 前直接 return，導致交易保持開啟	使用 defer tx.Rollback()，即使 Commit 成功，Rollback 也會被忽略
在不同 DB 連線上使用同一個 Stmt	Stmt 綁定於建立它的 *sql.DB 或 *sql.Tx，跨連線會拋出錯誤	每個連線或交易分別 Prepare，或使用 db.Conn 取得獨立連線
未關閉 Rows	Rows 內部持有連線資源，未關閉會造成連線洩漏	defer rows.Close()，或使用 for rows.Next() { … } 後立即 rows.Close()
忽略 sql.ErrNoRows	查詢不到結果時返回此錯誤，若直接當成一般錯誤處理會誤判	使用 if err == sql.ErrNoRows { /* 特殊處理 */ }
使用過高的交易隔離等級	Serializable 會大幅降低併發，易產生死鎖	依需求選擇最小的隔離等級，如 Read Committed
在迴圈內重複 Prepare	每次 Prepare 都要向資料庫發送編譯請求，效能低下	在迴圈外一次 Prepare，在迴圈內重複 Exec
未使用 Context	長時間阻塞的查詢會拖慢整個服務	為所有 DB 操作傳入 ctx，設定適當的逾時或取消機制

其他最佳實踐

1. 統一錯誤處理：建立一個 handleDBError(err error)，將常見錯誤（如唯一鍵衝突）轉換成業務層可辨識的錯誤類型。
2. 使用連線池：sql.Open 會自動建立連線池，請根據實際流量調整 SetMaxOpenConns、SetMaxIdleConns。
3. 避免長交易：交易時間越長，持有的鎖越多，越容易造成阻塞。將需要的操作盡可能拆成小交易。
4. 測試 Transactional 邏輯：在單元測試中使用 tx.Rollback() 保持資料庫乾淨，或使用 SQLite 記憶體模式快速驗證。

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實際應用場景

場景	為何需要 Transaction	為何需要 Prepared Statement
訂單結帳	必須同時扣減庫存、寫入訂單、更新用戶積分，任一失敗都要回滾	每筆訂單的商品清單會重複插入 order_items，使用預備陳述式可快速批次寫入
金融轉帳	兩個帳戶的餘額變更必須原子化，避免出現負餘額或資金遺失	轉帳金額、帳號等參數需安全傳遞，防止 SQL Injection
批次匯入 CSV	大量資料寫入時若中途出錯，需要一次回滾，避免半完成的資料	同一條 INSERT 語句會被執行上千次，預備陳述式可大幅降低 CPU 負載
即時分析報表	讀取多張表格的統計資料時，需要 READ COMMITTED 隔離，確保報表不受未提交交易影響	報表查詢往往有相同的條件（日期、類別），使用預備陳述式可重複使用執行計畫

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總結

• 交易提供資料完整性的保證，預備陳述式則在效能與安全性上發揮關鍵作用。
• 在 Go 中，透過 database/sql 的 BeginTx、Commit、Rollback 搭配 Prepare、ExecContext，即可輕鬆實作安全、可擴充的資料庫操作。
• 別忘了：defer 處理資源釋放、使用 context 控制逾時、適當設定交易隔離等級、以及在迴圈外一次 Prepare。
• 只要遵循上述 最佳實踐，即使是複雜的業務流程（如金融轉帳、訂單結帳），也能寫出 可讀、可維護、且具備高可靠性的程式碼。

祝你在 Golang 的資料庫開發旅程中，寫出更穩定、更高效的程式！ 🚀