SQL Academy · 课时

从事件重建状态

Q: 「从事件重建状态」课时是免费的吗？

是的 — 「从事件重建状态」的完整文本可在网页上免费阅读。要进行交互式练习（内置代码编辑器和全天候 AI 导师）并解锁 SQL Academy 课程的其余内容，请升级到 CoddyKit PRO。 SQL Academy 课程共包含 4 节课。

Q: 「从事件重建状态」这节课中我会学到什么？

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Q: 学习 SQL Academy 需要有经验吗？

无需任何先前经验。CoddyKit 上的 SQL Academy 课程适合初学者到高级学习者，你可以从这里开始或从头开始，按照自己的节奏学习。 这是第 4 节课，共 4 节。

Q: 「从事件重建状态」课时需要多长时间？

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将事件折叠为当前状态。

从事件重建状态 是 CoddyKit 上的免费 SQL Academy 课时。这是第 4 节课，共 4 节。你可以在下方免费阅读本课时的完整内容 — 然后在浏览器中使用内置代码编辑器和全天候 AI 导师进行实践。这是 SQL Academy 学习路径的一部分，你的进度在网页和 CoddyKit 应用中同步。 SQL Academy 课程共包含 4 节课。

什么是重建状态

在事件溯源中，数据以不可变事件日志的形式存储，而不是存储为可变行。要了解任何对象的当前状态，您必须重放这些事件，并将它们逐步归并为一个结果。

这称为从事件重建状态。以银行账户为例：您不存储余额，而是存储每一笔存款和取款。余额始终是所有这些事件的总和。

简单的事件表

让我们先为银行账户系统创建一个最小事件日志。每一行代表发生的一件事——存款或取款，并记录金额和时间戳。

此表永远不会被更新或删除。新的事实始终作为新行追加。

CREATE TABLE account_events (
  event_id   SERIAL PRIMARY KEY,
  account_id INT NOT NULL,
  event_type VARCHAR(20) NOT NULL,  -- 'deposit' or 'withdrawal'
  amount     NUMERIC(12, 2) NOT NULL,
  created_at TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW()
);

INSERT INTO account_events (account_id, event_type, amount, created_at) VALUES
  (1, 'deposit',    1000.00, '2024-01-01 09:00:00+00'),
  (1, 'deposit',     500.00, '2024-01-03 14:00:00+00'),
  (1, 'withdrawal',  200.00, '2024-01-05 10:00:00+00'),
  (1, 'deposit',     300.00, '2024-01-07 11:00:00+00'),
  (1, 'withdrawal',  150.00, '2024-01-09 16:00:00+00');

将事件折叠为余额

要重建当前余额，我们需要聚合所有事件。存款会增加余额，取款会减少余额。CASE表达式可以让我们在求和之前，根据正确的正负号处理每种事件类型。

这条查询就能完全根据历史事件日志得出当前状态。

SELECT
  account_id,
  SUM(
    CASE event_type
      WHEN 'deposit'    THEN  amount
      WHEN 'withdrawal' THEN -amount
      ELSE 0
    END
  ) AS current_balance
FROM account_events
WHERE account_id = 1
GROUP BY account_id;

时间点状态

事件溯源最强大的特性之一，就是能够重建任意时间点的状态。只需在聚合前添加 WHERE created_at <= :target_time 筛选条件即可。

这样您无需修改架构，就能执行时间穿越查询，因为历史记录已经保存在事件日志中。

-- What was the balance at the end of January 5th?
SELECT
  account_id,
  SUM(
    CASE event_type
      WHEN 'deposit'    THEN  amount
      WHEN 'withdrawal' THEN -amount
      ELSE 0
    END
  ) AS balance_at_snapshot
FROM account_events
WHERE account_id = 1
  AND created_at <= '2024-01-05 23:59:59+00'
GROUP BY account_id;

使用窗口函数计算累计余额

我们不只能计算一个总额，还可以计算累计余额，也就是每个事件发生后的余额。SUM(...) OVER (ORDER BY ...)窗口函数会按照事件发生的时间顺序，在事件不断累积时计算累计总和。

这对于审计追踪和调试状态转换非常有用。

SELECT
  event_id,
  created_at,
  event_type,
  amount,
  SUM(
    CASE event_type
      WHEN 'deposit'    THEN  amount
      WHEN 'withdrawal' THEN -amount
      ELSE 0
    END
  ) OVER (PARTITION BY account_id ORDER BY created_at, event_id)
    AS running_balance
FROM account_events
WHERE account_id = 1
ORDER BY created_at, event_id;

将状态物化到快照表

随着日志不断增长，每次查询都重放所有事件可能会变得很耗时。一种常见的优化方式是，将当前状态物化到快照表中，然后定期或按需重建快照。

快照保存折叠后的结果；查询直接读取快照，而不是每次都重放完整日志。

CREATE TABLE account_snapshots (
  account_id      INT PRIMARY KEY,
  current_balance NUMERIC(12, 2) NOT NULL,
  as_of_event_id  INT NOT NULL,
  updated_at      TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW()
);

-- Populate / refresh the snapshot from the event log
INSERT INTO account_snapshots (account_id, current_balance, as_of_event_id, updated_at)
SELECT
  account_id,
  SUM(CASE event_type WHEN 'deposit' THEN amount WHEN 'withdrawal' THEN -amount ELSE 0 END),
  MAX(event_id),
  NOW()
FROM account_events
GROUP BY account_id
ON CONFLICT (account_id) DO UPDATE
  SET current_balance = EXCLUDED.current_balance,
      as_of_event_id  = EXCLUDED.as_of_event_id,
      updated_at      = EXCLUDED.updated_at;

增量更新快照

有新事件到达时，您不必重放整个历史记录。如果您在快照中记录了最后处理的 event_id，就可以只应用增量，也就是快照生成后到达的事件。

即使日志规模很大，这种增量模式也能让快照刷新保持快速。

-- Apply only new events since the last snapshot
UPDATE account_snapshots AS snap
SET
  current_balance = snap.current_balance + delta.net,
  as_of_event_id  = delta.max_event_id,
  updated_at      = NOW()
FROM (
  SELECT
    ae.account_id,
    SUM(CASE ae.event_type WHEN 'deposit' THEN ae.amount WHEN 'withdrawal' THEN -ae.amount ELSE 0 END) AS net,
    MAX(ae.event_id) AS max_event_id
  FROM account_events ae
  JOIN account_snapshots s ON s.account_id = ae.account_id
  WHERE ae.event_id > s.as_of_event_id
  GROUP BY ae.account_id
) AS delta
WHERE snap.account_id = delta.account_id;

时态表与系统版本控制

SQL:2011 引入了由数据库自身维护的系统版本化时态表。每一行都会自动获得由数据库引擎管理的 valid_from 和 valid_to 列。

PostgreSQL 原生不支持这一功能，但您可以进行模拟。MariaDB 和 SQL 服务器等其他数据库则直接支持 WITH SYSTEM VERSIONING。

-- Emulating a temporal table in PostgreSQL
CREATE TABLE account_state_history (
  account_id      INT NOT NULL,
  current_balance NUMERIC(12, 2) NOT NULL,
  valid_from      TIMESTAMPTZ NOT NULL,
  valid_to        TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT 'infinity'
);

-- Insert initial state
INSERT INTO account_state_history (account_id, current_balance, valid_from)
VALUES (1, 1000.00, '2024-01-01 09:00:00+00');

-- On update: close old row, insert new row
UPDATE account_state_history
  SET valid_to = '2024-01-03 14:00:00+00'
WHERE account_id = 1 AND valid_to = 'infinity';

INSERT INTO account_state_history (account_id, current_balance, valid_from)
VALUES (1, 1500.00, '2024-01-03 14:00:00+00');

查询时态历史记录

有了模拟的时态表，您可以通过按有效期范围筛选，查询余额在过去任意时刻的数值。有效期范围包含目标时间戳的那一行，就是该时刻的状态。

这种模式将查询逻辑与事件重放解耦，因为状态历史表中的数据已经预先折叠。

-- What was the account balance on January 4th?
SELECT
  account_id,
  current_balance,
  valid_from,
  valid_to
FROM account_state_history
WHERE account_id = 1
  AND valid_from <= '2024-01-04 00:00:00+00'
  AND valid_to   >  '2024-01-04 00:00:00+00';

多实体事件溯源

实际系统通常会同时跟踪许多实体的事件。共享事件日志包含 entity_id 和 entity_type 列，因此您可以从一张表中重建任意对象的状态。

这里我们跟踪多个产品的库存变动。再次说明，只需通过分组聚合，就能重建每个产品的当前库存。

CREATE TABLE inventory_events (
  event_id    SERIAL PRIMARY KEY,
  product_id  INT NOT NULL,
  event_type  VARCHAR(20) NOT NULL,  -- 'received', 'shipped', 'adjusted'
  quantity    INT NOT NULL,
  created_at  TIMESTAMPTZ NOT NULL DEFAULT NOW()
);

INSERT INTO inventory_events (product_id, event_type, quantity, created_at) VALUES
  (101, 'received',  200, '2024-03-01 08:00:00+00'),
  (101, 'shipped',    50, '2024-03-02 12:00:00+00'),
  (101, 'shipped',    30, '2024-03-04 15:00:00+00'),
  (102, 'received',  150, '2024-03-01 08:00:00+00'),
  (102, 'adjusted',  -10, '2024-03-03 09:00:00+00');

-- Rebuild current stock for all products
SELECT
  product_id,
  SUM(CASE event_type WHEN 'received' THEN quantity WHEN 'shipped' THEN -quantity ELSE quantity END) AS stock_on_hand
FROM inventory_events
GROUP BY product_id
ORDER BY product_id;

使用 CTE 提高清晰度

状态重建查询可能会变得很复杂。将折叠步骤封装在 CTE 中，可以提高可读性，也能让您更清晰地将重建后的状态与其他表连接起来。

这里我们先重建账户余额，然后将其与账户参考表连接，把所有者姓名加入输出结果。

CREATE TABLE accounts (
  account_id INT PRIMARY KEY,
  owner_name VARCHAR(100) NOT NULL
);

INSERT INTO accounts (account_id, owner_name) VALUES
  (1, 'Alice'),
  (2, 'Bob');

INSERT INTO account_events (account_id, event_type, amount, created_at) VALUES
  (2, 'deposit',   2000.00, '2024-01-02 10:00:00+00'),
  (2, 'withdrawal', 400.00, '2024-01-06 11:00:00+00');

WITH rebuilt_balances AS (
  SELECT
    account_id,
    SUM(CASE event_type WHEN 'deposit' THEN amount WHEN 'withdrawal' THEN -amount ELSE 0 END) AS balance
  FROM account_events
  GROUP BY account_id
)
SELECT
  a.account_id,
  a.owner_name,
  rb.balance
FROM accounts a
JOIN rebuilt_balances rb USING (account_id)
ORDER BY a.account_id;

知识检测

测试您对使用 SQL 从事件重建状态的理解。

课程回顾

在本课中，您学习了如何使用 SQL，根据不可变事件日志重建当前状态和历史状态。

关键要点：

状态通过在 SUM 中使用带正负号的 CASE 表达式折叠（聚合）事件得出。
添加时间戳筛选条件，就能免费获得时间点查询能力。
窗口函数可以在每个事件之后生成累计状态。
快照表会物化折叠后的结果以提升性能；增量更新只应用新事件。
模拟的时态表会保存带有效期范围的预先折叠状态行，从而快速查询历史记录。
当您需要将派生状态与其他表连接时，CTE 可以让重建查询保持清晰易读。

这些模式是事件溯源数据库设计和便于审计的数据库设计的基础。

常见问题解答