数据库并发控制：封锁与死锁处理

"数据库并发控制是确保多个事务在访问数据库时能正确处理并发操作的问题，以防止数据不一致性和事务的破坏。并发控制的目标是保证事务的隔离性和数据库的一致性。并发操作可能导致丢失修改、不可重复读和读脏数据等现象。 一、并发控制概述 在数据库系统中，当多个事务同时运行时，可能存在并发操作，这可能导致数据被多个事务同时存取，进而引起数据不一致性。为了防止这种情况，并发控制机制需要对这些操作进行协调和调度，以确保事务的正确执行。并发控制的主要任务包括： 1. 对并发操作进行正确调度，避免冲突。 2. 保证事务的隔离性，使每个事务如同在单独执行时一样。 3. 保障数据库的一致性，即事务执行前后数据库状态的一致。 并发操作引发的问题包括： 1. 丢失修改：当两个事务T1和T2同时读取并修改同一数据，T2的提交覆盖了T1的修改。 2. 不可重复读：事务T1在读取数据后，T2执行更新，使得T1再次读取时，数据已改变。 3. 读脏数据：事务T1修改数据后未提交，T2读取了该数据，但随后T1被回滚，T2读取的数据变为无效。 二、封锁机制 封锁是并发控制的一种常见技术，通过锁定数据对象来防止并发操作间的冲突。基本的封锁类型包括： 1. 排它锁（X锁）：允许事务读取和修改数据，不允许其他事务同时读取或修改。 2. 共享锁（S锁）：允许事务读取数据，但阻止其他事务进行修改。 锁的相容矩阵决定了不同类型的锁之间是否可以共存。例如，S锁与S锁相容，但与X锁不相容。 三、活锁和死锁 1. 活锁：事务因为一直无法获取所需的锁而陷入无限等待状态。 避免活锁的方法包括先来先服务策略，确保事务按一定的顺序获取锁。 2. 死锁：两个或多个事务互相等待对方释放资源，导致事务无法继续执行。 预防死锁的方法如一次性封锁法（一次性获取所有需要的锁）和顺序封锁法（预设封锁顺序）。然而，这些方法可能导致并发度降低或维护成本增加。 解除死锁通常有两种策略： - 超时法：当事务等待时间超过预定阈值时，假设发生死锁并撤销该事务。 - 事务等待图法：构建事务等待图，通过检测图中的环形结构来识别死锁，并选择代价最小的事务撤销以解决死锁。 四、并发调度的可串行化 可串行化调度是并发执行的事务序列，其结果等价于某个串行执行的结果，这是并发事务正确性的标准。判断并发调度是否可串行化的条件包括： 1. 保持冲突操作的次序不变，只要能通过交换不冲突操作的次序得到另一个串行调度，原调度就是可串行化的。 2. 冲突可串行化调度是可串行化调度的一个充分条件，即如果调度中的所有冲突操作都能按照某种顺序串行化，那么整个调度也是可串行化的。 数据库并发控制涉及多个方面，包括封锁、死锁处理和可串行化调度，这些都是确保数据库系统在多事务环境中稳定、安全运行的关键技术。"