数据库事务管理：原子性、隔离性与并发控制

"这篇PPT主要讲解了基于时标的并发控制机制在数据库技术中的应用，以及事务管理的基础知识。" 在数据库系统中，事务管理是确保数据一致性、完整性和并发执行的重要方面。基于时标的并发控制机制是一种解决操作冲突的方法，它通过为每个事务分配一个时标来确保操作按照时间顺序执行，从而避免并发执行中的数据不一致。 1. 事务的基本概念： - 事务是数据库操作的逻辑单位，一次完整的数据库操作序列被视为一个事务。 - 用户可以根据需求定义事务的粒度，例如单个操作、一系列操作或整个应用程序。 - 事务通常包括开始、执行数据库操作、结束以及可能的提交或回滚（交付或撤消）。 2. 事务的状态： - 活跃：事务正在执行。 - 部分交付：事务已完成部分操作但尚未提交。 - 交付：事务成功执行并提交其结果。 - 撤消：事务因错误或用户请求被回滚，所有改变被撤销。 3. 事务的特性： - 原子性：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，不会出现部分完成的情况。 - 持久性：一旦事务交付，其结果将永久保存，即使发生系统故障也不会丢失。 - 隔离性：事务之间相互隔离，避免一个事务看到其他事务未完成的操作，防止数据不一致。 - 一致性：事务执行前后，数据库必须保持一致性状态，即所有事务的并发执行效果与它们按某种顺序串行执行的结果相同。 4. 基于时标的并发控制机制： - 每个事务开始时，系统为其分配一个时标（通常为当前时间）。 - 数据库系统维护每个数据项的最近读时标RTM(x)和最近写时标WTM(x)，用于记录最近的读取和写入操作。 - 在事务执行过程中，系统会比较事务的时标t与操作对象的读写时标，依据特定规则决定操作是否可以执行，以此实现并发控制。 举例说明，假设有三个账户A、B、C，两个并发转账事务T1和T2。在基于时标的并发控制下，系统会确保事务按照时标顺序进行，防止出现错误的转账结果。如果T1先读取B的余额，然后减少B的金额并增加C的金额，而T2也尝试从B转账，系统会根据时标确保T2等待T1完成，以保证事务的隔离性和一致性。 通过并发控制机制（如基于时标的方法），数据库管理系统能够有效地管理并发事务，保证系统的正确性和可靠性。此外，恢复机制则用来在系统故障后恢复事务的原子性和持久性，以及保持事务的隔离性。