如何在FastAPI中玩轉“時光倒流”的數據庫事務回滾測試？ Detail - fastapi,django,flask,python,後端風流倜儻的傷痕 Blog

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title: 如何在FastAPI中玩轉“時光倒流”的數據庫事務回滾測試？
date: 2025-09-09T04:07:19+08:00
lastmod: 2025-09-09T04:07:19+08:00
author: cmdragon

summary:
在 FastAPI 項目中，集成測試通過事務回滾機制確保測試環境的乾淨性。使用 pytest、SQLAlchemy 和 FastAPI TestClient 組合，實現數據庫事務的嵌套控制，測試中的所有數據庫操作在用例結束時自動回滾。通過 begin_nested() 創建保存點，確保每個測試用例在獨立的事務中執行，避免數據污染。測試案例模擬用户註冊和資料修改，驗證數據庫寫入和接口請求的正確性。常見問題如 IntegrityError 和連接未釋放，通過檢查事務回滾機制和顯式關閉連接解決。

categories:

fastapi

tags:

FastAPI

集成測試
事務回滾
pytest
SQLAlchemy
異步測試
數據庫測試

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1. 多模塊集成測試實踐

在 FastAPI 項目中，隨着功能模塊增多，集成測試成為確保系統整體穩定性的關鍵。

1.1 為何需要事務回滾測試

想象你正在玩一個電子遊戲：每次測試用例就像一局新遊戲。如果上一局的修改沒有撤銷，下一局就會在髒數據上開始，導致結果不可預測。事務回滾測試正是通過 "時光倒流"機制，讓每個測試用例都在乾淨的數據庫環境中運行。

1.2 核心實現方案

使用 pytest + SQLAlchemy + FastAPI TestClient 組合，通過以下組件實現事務控制：

組件	作用	版本要求
pytest	測試框架	>=7.0
SQLAlchemy	ORM 數據庫操作	==2.0.28
FastAPI TestClient	模擬 HTTP 請求	==0.109.0
pytest-asyncio	支持異步測試	==0.23.6

2. 數據庫事務回滾測試模式

通過事務嵌套實現 "沙盒環境"，測試中所有數據庫操作會在用例結束時自動回滾，就像從未發生過。

2.1 實現流程圖

graph TD
    A[測試開始] --> B[創建新事務]
    B --> C[執行測試操作]
    C --> D[接口請求]
    D --> E[數據庫修改]
    E --> F[結果斷言]
    F --> G[事務回滾]
    G --> H[清理資源]

2.2 代碼實現

創建 tests/conftest.py 配置文件：

# 所需依賴：pytest==7.4.4, sqlalchemy==2.0.28, pytest-asyncio==0.23.6
import pytest
from sqlalchemy.ext.asyncio import AsyncSession, create_async_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

# 初始化異步數據庫引擎
TEST_DATABASE_URL = "postgresql+asyncpg://user:pass@localhost/test_db"
engine = create_async_engine(TEST_DATABASE_URL, echo=True)

# 配置異步session工廠
AsyncTestingSessionLocal = sessionmaker(
    bind=engine,
    class_=AsyncSession,
    expire_on_commit=False,
    autocommit=False,
    autoflush=False
)

# 核心事務回滾夾具
@pytest.fixture(scope="function")
async def db_session():
    """創建嵌套事務的沙盒環境"""
    async with AsyncTestingSessionLocal() as session:
        async with session.begin_nested():  # 創建SAVEPOINT
            yield session
        # 退出時自動回滾所有操作

3. 完整測試案例

模擬用户註冊+資料修改的集成測試場景。

3.1 測試代碼

# tests/test_user_integration.py
from fastapi.testclient import TestClient
from sqlalchemy import select
from app.main import app
from app.models import User

client = TestClient(app)

@pytest.mark.asyncio
async def test_user_flow(db_session: AsyncSession):
    # 1. 註冊新用户
    res = client.post("/users/", json={"name": "test", "email": "test@demo.com"})
    assert res.status_code == 201
    
    # 2. 驗證數據庫寫入（此時在事務內可見）
    result = await db_session.execute(select(User).where(User.email == "test@demo.com"))
    user = result.scalar_one()
    assert user.name == "test"
    
    # 3. 修改用户資料
    res = client.patch(f"/users/{user.id}", json={"name": "updated"})
    assert res.status_code == 200
    
    # 4. 再次驗證
    await db_session.refresh(user)
    assert user.name == "updated"
    
# 測試結束時，所有數據庫操作自動回滾

3.2 關鍵機制解析

begin_nested()：創建 SQL SAVEPOINT 保存點
yield session：測試代碼在此作用域執行
退出作用域：自動執行 ROLLBACK TO SAVEPOINT
原子性：整個測試過程中即使有多個 DB 操作，也會被視作單一事務單元

4. 常見場景適配方案

4.1 第三方服務模擬

當集成支付等外部服務時，使用 responses 庫攔截 HTTP 請求：

# 新增依賴：responses==0.24.1
import responses

@responses.activate
def test_payment_flow():
    responses.post("https://pay.demo.com", json={"success": True})
    res = client.post("/payments", json={"amount": 100})
    assert res.json()["status"] == "completed"

4.2 異步任務測試

對於 Celery 等異步任務，採用 pytest_celery 插件：

# 新增依賴：pytest-celery==0.0.1
from pytest_celery import CeleryTestWorker

def test_async_task(celery_worker: CeleryTestWorker):
    res = client.post("/tasks/email", json={"to": "user@ex.com"})
    task_id = res.json()["id"]
    
    # 顯式等待任務完成
    result = celery_worker.wait_for_result(task_id)
    assert result["status"] == "sent"

Quiz: 集成測試陷阱排查

❓ 當測試中遇到 IntegrityError 唯一約束衝突時，最可能的原因是什麼？
A) 測試數據清理不徹底
B) 事務隔離級別配置錯誤
C) 未正確啓用回滾機制
D) 數據庫連接池耗盡

<details>
<summary>查看答案</summary>
正確答案：C
解析：事務回滾機制失效會導致測試間數據殘留。應檢查：

是否使用 begin_nested() 創建保存點
yield 後的清理代碼是否被執行
測試數據庫是否配置為可回滾的事務模式
</details>

常見報錯解決方案

報錯 1：`SAVEPOINT does not exist`

現象：

sqlalchemy.exc.InvalidRequestError: This session's transaction has been rolled back 
due to a previous exception during flush...

原因：嵌套事務中執行了 DDL 操作（如 CREATE TABLE）

解決方案：

避免在測試事務中執行遷移操作

初始化時創建好測試表結構：

# 在 conftest.py 中添加
@pytest.fixture(scope="session", autouse=True)
def initialize_db():
 # 在此處運行數據庫遷移腳本

報錯 2：`Connection is not acquired`

現象：

RuntimeError: <Task ...> ... Connection is not acquired.

原因：異步連接未正確釋放

解決方案：

# 改造夾具確保資源釋放
@pytest.fixture
async def db_session():
    async with engine.begin() as conn:
        await conn.run_sync(Base.metadata.create_all)
    async with AsyncTestingSessionLocal() as session:
        try:
            async with session.begin_nested():
                yield session
        finally:
            await session.close()  # 確保顯式關閉連接

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