数据库并发控制：封锁机制防止读‘脏’数据

"使用封锁机制解决读‘脏’数据问题-数据库原理ppt" 数据库并发控制是多用户环境下确保数据正确性的关键技术。在并发操作中，可能会出现诸如读“脏”数据、丢失修改和不可重复读等数据一致性问题。本资料主要介绍了如何使用封锁机制来避免这些问题。 封锁机制是并发控制的一种常见方法，它通过在数据对象上施加锁来协调不同事务的访问。根据锁的类型，可以分为共享锁（S锁）和排他锁（X锁）。共享锁允许事务只读取数据，而排他锁则允许事务读取并修改数据。在事务T1和T2的示例中，T1在修改数据C前先对其加X锁，阻止其他事务在此期间对C进行读写操作。当T1完成修改并释放X锁后，T2才能获取S锁并读取最新的数据，从而避免了读取T1未提交的修改（即“脏”数据）。 并发操作带来的问题主要有以下三种： 1. 丢失修改（Lost Update）：当两个事务先后修改同一条记录，第二个事务的修改可能覆盖第一个事务的更新，导致第一个事务的修改丢失。例如，两个事务都尝试更新某个产品的库存，其中一个事务的更新被另一个事务的更新覆盖，使得库存数量计算错误。 2. 不可重复读（Non-repeatable Read）：在一个事务内，如果多次读取同一数据，在没有提交任何更改的情况下，数据在两次读取之间被其他事务修改，导致事务内部读取到的数据不一致。 3. 幻读（Phantom Read）：事务在执行多次同样的查询时，由于其他事务在两次查询间隔插入了新记录，使得第二次查询结果包含了第一次不存在的记录，就像出现了幻觉一样。 为了防止这些问题，数据库系统通常采用几种并发控制策略，如： - **两阶段锁定协议（2PL）**：事务在修改数据前先锁定所有需要的数据，直到事务结束才释放所有锁。这样确保了在事务执行过程中不会与其他事务发生冲突。 - **多版本并发控制（MVCC）**：每个事务看到的是一个特定时间点的数据快照，而不是当前数据库的状态，这允许事务在不影响其他事务的情况下读取数据。 - **时间戳排序（Timestamp Ordering）**：每个事务都有一个时间戳，数据库根据时间戳顺序决定事务的执行顺序，避免冲突。 - **乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control, OCC）**：在事务开始时不加锁，而是假设不会有冲突，仅在事务提交时检查是否有冲突，若有则回滚事务。 封锁机制是并发控制的基础，但也会引入活锁和死锁问题。活锁是指事务等待对方释放资源，双方相互等待导致无法继续执行。死锁则是指两个或多个事务互相持有对方需要的资源，导致所有事务都无法继续。为了解决这些问题，数据库管理系统通常会包含死锁检测和解除机制，如超时策略和资源预分配等。 在实际应用中，数据库管理系统需要在并发性能和数据一致性之间找到平衡，通过灵活的封锁策略和并发控制机制来确保在多用户环境下数据的准确性和系统效率。