第4章：IndexedDB 事务模型 — 对象存储、索引、游标、异步API与版本管理

4.1 边界与核心概念

IndexedDB 是浏览器内置的 NoSQL 事务型数据库，其事务模型决定了数据读写的一致性、并发控制与版本演化能力。在本课程中，IndexedDB 事务模型的边界被界定为“单域、异步、结构化对象持久化层”，与 localStorage（同步键值对）、Cache API（请求-响应存储）、Web Storage（同步）形成明确职责划分。

4.2 分层架构

事务模型内部划分为四个逻辑层：

• 连接管理层 — 负责打开/关闭数据库、监听版本变化、管理连接池。
• 事务执行层 — 统一创建读写事务、控制提交/回滚、维护事务状态（active/inactive/finished）。
• 对象存储与索引层 — 管理 objectStore 定义、索引结构、键路径与唯一性约束。
• 游标与结果集层 — 提供游标遍历、范围查询、排序与迭代器接口。

4.3 组件职责详解

4.3.1 对象存储（Object Store）

一个对象存储对应一张表，每个存储可定义 keyPath（主键字段）或 autoIncrement（自增键）。支持任意 JavaScript 对象（含 Date、Array、Blob），但不可存储 Function 或 Symbol。

• 写操作：add（自动生成键，禁止重复）、put（更新或插入）、delete、clear。
• 读操作：get（通过主键）、getAll、count。
• 约束：所有操作必须在一个活动事务内执行；事务结束后对象存储自动关闭。

4.3.2 索引（Index）

索引是对对象存储中非主键字段的查找优化。每个索引有 unique 属性和 multiEntry 属性（数组字段展开索引）。索引不可单独修改字段值，只能通过主数据更新同步。

4.3.3 游标（Cursor）

游标用于在结果集上逐行迭代，避免一次性加载大量数据到内存。游标的 direction 属性可设为 "next"、"prev"、"nextunique"、"prevunique"。游标叠加索引时可实现分组聚合或按索引排序遍历。

// 游标典型使用模式（伪逻辑，非完整代码）
const range = IDBKeyRange.bound(100, 200);
const cursorRequest = objectStore.openCursor(range, 'prev');
cursorRequest.onsuccess = (event) => {
  const cursor = event.target.result;
  if (cursor) {
    // 处理 cursor.value
    cursor.continue();  // 移动到下一条
  }
};

4.3.4 异步 API

IndexedDB 所有操作均返回 IDBRequest 对象，通过 onsuccess 回调或现代 Promise 封装（如 idb 库）获取结果。异步模型避免阻塞主线程，但要求开发者管理请求生命周期。

• 每个请求对应一个异步结果，事务上下文在请求创建时绑定。
• 错误处理：通过 request.onerror 或 transaction.onerror 捕获；未捕获的错误会导致事务自动回滚。

4.3.5 版本管理

数据库版本号是一个 无符号 64 位整数，每次升级结构（增加/删除对象存储或索引、修改键路径）必须提高版本号并在 onupgradeneeded 事件中执行变更。版本管理是 IndexedDB 唯一支持模式演化的入口。

4.4 数据流与控制流

一次典型读事务的数据流如下：

1. 通过 indexedDB.open() 获取数据库连接，若版本变化则触发 onupgradeneeded。
2. 调用 db.transaction(['storeName'], 'readonly') 创建只读事务。
3. 从事务中获取 objectStore('storeName')，再通过主键 get() 或索引 openCursor() 发起请求。
4. 请求成功回调中获得结果（或游标对象）。
5. 事务结束时（所有请求完成 + 自动提交），数据写入磁盘、索引同步更新。

控制流依赖于 事件循环：每个请求完成时递交微任务，事务在最后一个请求完成后自动提交。若在事务中抛出未处理异常，整个事务回滚。

4.5 选型权衡

4.6 风险点与应对策略

• 事务并发死锁：同一数据库连接中不建议同时打开多个读写事务。不同标签页共享一个数据库时，版本升级事务会阻塞所有其他连接。建议使用短期事务（毫秒级）并避免在事务内做异步等待。
• 版本冲突导致数据丢失：升级脚本中如果删除对象存储，数据不可恢复。生产环境应采用“创建新存储 + 数据迁移”策略，而非删除旧存储。
• 异步错误传递路径长：未绑定的 onerror 处理会导致事务静默回滚。建议在全局注册 transaction.onerror 并打印详细日志。
• 游标性能陷阱：在大型数据集上使用游标循环逐条更新会使写放大严重，应考虑批量 put 或使用索引条件过滤。

4.7 落地步骤

1. 定义数据模型：确定对象存储名称、主键字段、需要索引的字段。
2. 版本规划：初始版本从 1 开始，每次变更结构加 1。
3. 编写升级逻辑：在 onupgradeneeded 中执行 db.createObjectStore() 和 objectStore.createIndex()。
4. 封装事务处理层：提供 get、set、delete、query 函数，内部使用 Promise 包装 IDBRequest。
5. 实现事务重试：对因版本冲突或数据库关闭导致的 TransactionInactiveError 进行指数退避重试。
6. 增加监控：记录事务开始、提交、回滚事件，用于调试性能瓶颈。

4.8 验收标准

4.9 事务模型架构总览