在上篇文章中，使用 Apache Bench (ab) 進行高併發壓力測試，見證了併發請求導致庫存變成負數、資料嚴重大混亂的情況。

今天拿出資料庫的防禦利器——事務（Transaction） 與 悲觀鎖（Pessimistic Locking / FOR UPDATE），徹底修正這個併發漏洞。

一、解決併發問題的核心觀念

要解決競態條件，必須達成兩個目標：
1 .原子性（Atomicity）：將「查詢庫存」、「寫入借閱紀錄」與「扣減庫存」三個動作打包成一個不可分割的操作。
2. 排他鎖定（Locking）：當使用者 A 在查詢某本書的庫存時，資料庫必須把該行資料「鎖住」，直到使用者 A 處理完畢並釋放鎖定前，使用者 B 只能排隊等待，不能同時讀取該行庫存。

在 MySQL 中，我們使用 START TRANSACTION 開始事務，並在 SELECT 語法末端加上 FOR UPDATE 來實現行級鎖定（Row Lock）。

二、重構 borrow.php：導入 PDO Transaction 與悲觀鎖

向 Claude Code 下以下 Prompt，請它協助重構借書邏輯：

請幫我重構 borrow.php 的借書邏輯。目前系統在併發測試時會產生 Race Condition 導致超賣。
請使用 PDO Transaction（beginTransaction, commit, rollBack）將檢查庫存、新增借閱紀錄與扣減庫存打包成原子操作，並在 SELECT 語法加上 FOR UPDATE 來避免併發問題。請加上完整的 try-catch 錯誤處理與清晰的註解。

修改後的borrow.php：

<?php

// ============================================================
// 【PHP】區塊：啟動 Session
// ============================================================
session_start(); // 必須在任何輸出之前呼叫，之後才能讀寫 $_SESSION（登入狀態與提示訊息都存在這裡）

// ============================================================
// 【PHP】區塊：檢查是否已登入
// ============================================================
// login.php 登入成功時會寫入 $_SESSION['member_id']，沒有這個值就代表尚未登入
if (!isset($_SESSION['member_id'])) {
  header('Location: login.php'); // header() 送出 HTTP 標頭，Location 會讓瀏覽器跳轉到指定頁面
 exit; // 導向後立刻結束程式，避免下方借書邏輯繼續執行
}



// ============================================================
// 【PHP】區塊：只接受 POST 請求
// ============================================================
// $_SERVER['REQUEST_METHOD'] 是這次請求的方法（GET / POST），借書會改動資料，只允許表單 POST 觸發
if ($_SERVER['REQUEST_METHOD'] !== 'POST') {
    header('Location: index.php');
    exit;
}


// ============================================================
// 【PHP】區塊：只接受 POST 請求
// ============================================================
// $_SERVER['REQUEST_METHOD'] 是這次請求的方法（GET / POST），借書會改動資料，只允許表單 POST 觸發
if ($_SERVER['REQUEST_METHOD'] !== 'POST') {
    header('Location: index.php');
    exit;
}

// ============================================================
// 【PHP】區塊：驗證 book_id
// ============================================================
$bookId = $_POST['book_id'] ?? null; // ?? 是 null 合併運算子：左邊不存在或為 null 時改用右邊的值

// ctype_digit() 檢查字串是否全為數字，排除負數、小數與非數字輸入
if ($bookId === null || !ctype_digit((string) $bookId) || (int) $bookId < 1) {
    $_SESSION['flash'] = ['type' => 'error', 'message' => '書籍編號不正確，借閱失敗']; // 把提示訊息存進 Session，讓 in>
    header('Location: index.php');
    exit;
}

$bookId = (int) $bookId; // (int) 是型別轉換，把字串轉成整數
$memberId = (int) $_SESSION['member_id']; // 借閱者就是目前登入的會員

// ============================================================
// 【PHP】區塊：載入資料庫連線
// ============================================================
require __DIR__ . '/config/database.php'; // __DIR__ 是目前檔案所在的資料夾路徑，確保路徑正確

$pdo = Database::getConnection(); // :: 用來呼叫類別的 static 方法，取得 PDO 連線

// ============================================================
// 【PHP】區塊：借書流程（使用交易確保資料一致）
// ============================================================
try { // try...catch 捕捉執行過程拋出的例外（Exception）
    // 開始交易：新增借閱紀錄與扣庫存必須同時成功，任一步失敗就全部復原
    $pdo->beginTransaction();

    // ------------------------------------------------------------
    // 子區塊：查詢書籍庫存
    // ------------------------------------------------------------
    // FOR UPDATE 會鎖住這筆書籍資料直到交易結束，避免兩人同時借走最後一本
    $stmt = $pdo->prepare('SELECT title, available FROM books WHERE id = :id FOR UPDATE'); // prepare() 建立 prepared s>
    $stmt->execute([':id' => $bookId]); // 把實際值綁定到佔位符並執行查詢
    $book = $stmt->fetch(); // 取出一筆資料，查無資料時回傳 false

    if ($book === false) {
        $pdo->rollBack(); // 復原交易並釋放鎖定
        $_SESSION['flash'] = ['type' => 'error', 'message' => '找不到這本書，借閱失敗'];
        header('Location: index.php');
        exit;
    }
    
    // books 資料表用 available 欄位記錄目前可借數量
    if ((int) $book['available'] <= 0) {
        $pdo->rollBack();
        $_SESSION['flash'] = ['type' => 'error', 'message' => "《{$book['title']}》目前沒有庫存，借閱失敗"]; // 雙引號[>
        header('Location: index.php');
        exit;
    }

    // ------------------------------------------------------------
    // 子區塊：新增借閱紀錄
    // ------------------------------------------------------------
    // NOW() 是 MySQL 函式，取得目前時間；due_date 為必填欄位，預設借期 14 天
    $sql = 'INSERT INTO loans (member_id, book_id, borrowed_at, due_date, status)
            VALUES (:member_id, :book_id, NOW(), DATE_ADD(CURDATE(), INTERVAL 14 DAY), :status)';
    $stmt = $pdo->prepare($sql);
    $stmt->execute([
        ':member_id' => $memberId,
        ':book_id' => $bookId,
        ':status' => 'borrowed',
    ]);
    // ------------------------------------------------------------
    // 子區塊：可借數量減 1
    // ------------------------------------------------------------
    // WHERE 多加 available > 0 當第二道防線：就算日後有人拿掉 FOR UPDATE，庫存也不會被扣成負數
    $stmt = $pdo->prepare('UPDATE books SET available = available - 1 WHERE id = :id AND available > 0');
    $stmt->execute([':id' => $bookId]);

    // rowCount() 回傳實際被更新的列數，0 代表沒扣到庫存，丟出例外讓 catch 復原剛才新增的借閱紀錄
    if ($stmt->rowCount() !== 1) {
        throw new RuntimeException("扣減庫存失敗，book_id={$bookId}");
    }

    $pdo->commit(); // 提交交易，兩個寫入動作正式生效

    $_SESSION['flash'] = ['type' => 'success', 'message' => "成功借閱《{$book['title']}》，請於 14 天內歸還"];
} catch (Throwable $e) { // Throwable 涵蓋 PDOException（資料庫錯誤）、RuntimeException（扣庫存失敗）與其他執行期錯誤
    // inTransaction() 判斷交易是否仍在進行中，是的話才需要 rollBack，把借閱紀錄與庫存一起復原
    if ($pdo->inTransaction()) {
        $pdo->rollBack();
    }
    // 詳細錯誤只寫進伺服器 log 方便除錯，畫面只顯示友善訊息，不把 SQL 細節暴露給使用者
    error_log('[borrow.php] member_id=' . $memberId . ' book_id=' . $bookId . ' ' . get_class($e) . ': ' . $e->getMessa>
    $_SESSION['flash'] = ['type' => 'error', 'message' => '借閱時發生錯誤，請稍後再試'];
}
              
// ============================================================
// 【PHP】區塊：處理完成導回首頁
// ============================================================
header('Location: index.php');
exit;

三、關鍵程式碼觀念拆解

1. $pdo->beginTransaction()：關閉 MySQL 的自動提交模式，接下來所有的資料庫異動都會暫存在 Transaction 中，直到執行 commit()。
2. SELECT ... FOR UPDATE（悲觀鎖）：這是修復 Race Condition 的靈魂。當第一個請求執行這行 SQL 時，MySQL 會對該筆書籍資料加上「排他鎖」。其他並行的請求如果也嘗試讀取這行資料，會被強制阻塞排隊，直到第一個事務提交或回滾釋放鎖定。
3. WHERE available > 0 與 rowCount() 雙保險：在 UPDATE 時補上 WHERE available > 0，並檢查 $stmt->rowCount() !== 1。如果沒扣成功就拋出例外。
4. Throwable 搭配 error_log()：使用 PHP 7+ 的 Throwable 能捕捉大部分程式錯誤與 Exception。若交易尚未關閉，先呼叫 inTransaction() 檢查再 rollBack()，並把系統層面詳細的錯誤記在 Log，畫面上只提示使用者友善訊息。

四、驗證成果

再次設定測試環境：

• 將書籍庫存 available 重設為 1。
• 執行相同的 10 個併發請求指令

ab -n 10 -c 10 -C "PHPSESSID=你的測試ID" -p post_data.txt -T "application/x-www-form-urlencoded" http://localhost/borrow.php

測試結果檢驗：

• books 資料表：available 庫存停留在 0，沒有出現負數庫存。
• loans 資料表：只寫入了一筆借閱紀錄，其餘 9 個併發請求都因為被鎖定排隊，讀取到庫存為 0 而被退回，提示「目前沒有庫存，借閱失敗」。

這代表交易鎖定機制成功發揮防禦作用，抵禦了併發攻擊。

今天使用 Transaction + FOR UPDATE（悲觀鎖） 解決了併發搶購產生的 Race Condition，保證了資料在庫存異動時的嚴謹與正確性。