数据库并发控制：如何避免活锁与死锁

"这篇讲义主要探讨了数据库并发控制中的活锁问题以及如何避免它，内容涵盖并发控制的基础知识，包括事务的并发执行方式、并发控制的重要性和挑战，特别是介绍了封锁协议、活锁与死锁的概念，以及两段锁协议等解决策略。" 在数据库系统中，为了最大化资源利用率和系统效率，事务通常会并发执行。并发执行有三种主要方式：事务串行执行、交叉并发方式和同时并发方式。事务串行执行确保每次只有一个事务运行，而交叉并发和同时并发则允许事务并行操作，尤其是在多处理机系统中。然而，这种并发执行方式带来了数据不一致性的风险，例如丢失修改、不可重复读和读“脏”数据等问题。 并发控制机制是解决这些问题的关键，其目标是正确调度并发操作，保证事务的隔离性和数据库的一致性。其中，活锁和死锁是并发控制需要特别关注的问题。活锁是指两个或更多事务因相互等待对方释放资源而无限期地等待下去，尽管它们都有继续执行的可能，却无法完成。 避免活锁的一种策略是采用先来先服务（FCFS，First-Come, First-Served）的封锁策略。当多个事务请求封锁同一数据对象时，系统会根据请求的顺序对事务排队，一旦锁被释放，优先授予队列中最先请求的事务。这种方法可以防止事务因相互等待而陷入活锁状态。 封锁协议是并发控制的另一个重要工具，通过定义事务获取和释放锁的规则，如一级封锁协议、二级封锁协议和三级封锁协议，来防止特定类型的并发异常。例如，两段锁协议要求事务在修改数据之前先锁定所有需要的数据，然后在事务结束时一次性释放所有锁，这样可以避免死锁和活锁的发生。 封锁的粒度是指锁定资源的精细程度，可以是行级、页级或表级等，粒度的选择影响系统的并发性能和资源利用率。更细的粒度允许更多的并发，但可能导致更多的锁竞争和管理开销。 在实际数据库系统中，如Oracle，会采用多种并发控制技术结合的方式，包括多版本并发控制（MVCC）和锁定机制，以在保证数据一致性的同时提高并发性能。 避免活锁和确保数据库并发控制的有效性是数据库设计和管理中的核心问题。通过理解并发控制的基本概念，应用适当的封锁策略和协议，以及选择合适的封锁粒度，可以有效地解决这些问题，从而实现高效且可靠的数据库系统。