数据库事务与并发控制：使用Database()类实现数据一致性

数据库事务和并发控制是数据库管理系统（DBMS）中非常重要的概念。事务是一组数据库操作的逻辑单元，被视为一个不可分割的工作单位，要么完全执行，要么完全不执行。并发控制是确保数据库在多个用户同时对其进行访问和修改时保持一致性的一组技术。

在很多情况下，多个用户同时对数据库进行读写操作，如果不加以限制或控制，可能会导致一些问题，例如读到脏数据、丢失更新和不可重复读等。因此，数据库需要提供并发控制机制来解决这些问题，以确保数据的一致性和正确性。

在这个例子中，我们将使用一个Python的数据库库psycopg2，它提供了对PostgreSQL数据库的访问。我们将创建一个包含基本事务和并发控制功能的Database类。

首先，我们需要安装psycopg2库，可以使用以下命令：

pip install psycopg2

接下来，我们将导入所需的类和模块：

import psycopg2
from psycopg2 import sql
from psycopg2.extensions import ISOLATION_LEVEL_AUTOCOMMIT

然后，我们可以定义一个Database类，并初始化数据库连接：

class Database:
    def __init__(self, dbname, user, password, host, port):
        self.dbname = dbname
        self.user = user
        self.password = password
        self.host = host
        self.port = port
        self.conn = None

    def connect(self):
        try:
            self.conn = psycopg2.connect(
                dbname=self.dbname,
                user=self.user,
                password=self.password,
                host=self.host,
                port=self.port
            )
            self.conn.set_isolation_level(ISOLATION_LEVEL_AUTOCOMMIT)
            print("Connected to database")
        except Exception as e:
            print("Unable to connect to database:", str(e))

然后，我们可以实现一个简单的事务操作函数：

def run_transaction(self, queries):
    try:
        cursor = self.conn.cursor()
        for query in queries:
            cursor.execute(query)
        self.conn.commit()
        print("Transaction committed")
    except Exception as e:
        self.conn.rollback()
        print("Transaction rolled back:", str(e))
    finally:
        cursor.close()

上述函数将依次执行传入的SQL查询，并在所有查询执行成功后提交事务。如果发生任何异常，将回滚事务并打印错误消息。最后，关闭游标。

接下来，我们可以定义一个并发控制函数，使用数据库中的锁机制来控制对共享资源的访问：

def acquire_lock(self, resource_name):
    try:
        cursor = self.conn.cursor()
        cursor.execute(sql.SQL("LOCK TABLE {}").format(sql.Identifier(resource_name)))
        print("Lock acquired on", resource_name)
    except Exception as e:
        print("Unable to acquire lock:", str(e))
    finally:
        cursor.close()

上述函数将使用psycopg2的sql.SQL和sql.Identifier类来创建一个SQL查询，通过锁定指定的表来获取资源的锁。如果成功，将打印锁成功获取的消息。如果发生任何异常，将打印错误消息。

最后，我们可以定义一个例子函数来演示如何使用Database类：

def example_usage():
    db = Database("testdb", "postgres", "password", "localhost", "5432")
    db.connect()

    # Run a simple transaction
    queries = [
        "CREATE TABLE IF NOT EXISTS test_table (id SERIAL PRIMARY KEY, name VARCHAR NOT NULL)",
        "INSERT INTO test_table (name) VALUES ('John'), ('Jane'), ('Bob')"
    ]
    db.run_transaction(queries)

    # Acquire a lock on a resource
    db.acquire_lock("test_table")

    # Close the database connection
    db.conn.close()

example_usage()

在这个例子中，我们创建了一个名为testdb的数据库，并在其中创建了一个名为test_table的表。然后，我们插入了一些测试数据。接下来，我们通过调用acquire_lock()函数来获取对test_table表的锁。最后，我们关闭了数据库连接。

这只是一个非常简单的例子，以展示如何使用Database类来实现基本的事务和并发控制。在实际应用中，可能还需要处理更复杂的并发控制问题，例如并发冲突和死锁的处理。但是，这个例子提供了一个基础框架，可以在其上构建更强大和复杂的数据库应用程序。