"数据库并发控制中的封锁机制是用于解决数据不一致性问题的关键技术,主要包括防止丢失修改、确保可重复读以及避免读取脏数据。封锁机制通过在事务操作数据之前对其进行锁定,以限制其他事务对同一数据的并发访问,从而维护数据库的一致性。
11.1并发控制概述
并发控制是为了确保在多个事务并行执行时,数据库系统仍能保持数据的一致性。当事务并发执行时,如果不加以控制,可能会导致数据不一致性问题,如丢失修改、不能重复读和读脏数据。丢失修改是指一个事务的更新被另一个事务的更新覆盖,导致前者的修改丢失;不能重复读是指事务在不同时间读取同一数据得到不同的结果;读脏数据则是指事务读取到其他事务未提交的临时结果。
11.2封锁(Locking)
封锁是并发控制中最常用的技术之一,它通过在事务对数据对象进行操作前加锁来实现。封锁分为两种主要类型:
1. 排他锁(Exclusive Locks,简称X锁):事务T对数据对象A加上X锁后,只有T可以读取和修改A,其他事务无法再对A加任何类型的锁,直到T释放锁。这样可以防止丢失修改。
2. 共享锁(Shared Locks,简称S锁):事务T对数据对象A加上S锁后,可以读取A,但不能修改,同时其他事务也可以加S锁读取A,但不能加X锁。这确保了可重复读,防止了非重复读问题。
封锁的粒度(Granularity)指的是封锁的对象范围,可以是整个表、记录或者更细粒度的字段。粒度的选择影响系统的并发性能和锁定冲突的可能性。
11.4两段锁协议(Two-Phase Locking Protocol)
两段锁协议规定事务必须分两个阶段进行加锁和解锁:在第一阶段(获得锁阶段),事务可以自由获取所需的锁,但在第二阶段(解锁阶段)之前,不得释放任何锁。这保证了在任何时刻,如果一个事务正在释放锁,其他事务不会尝试获取它正在释放的锁,从而避免死锁。
11.5活锁和死锁
活锁是指事务因为不断重试而无法继续进行的情况,而死锁则是两个或更多事务相互等待对方释放资源,导致所有事务都无法继续。数据库管理系统通常包含防止和解决这两种情况的策略。
在实际的数据库系统中,封锁机制与其他并发控制技术如时间戳、乐观控制法等结合使用,以达到最佳的并发性能和数据一致性。通过精细的封锁策略和协议,可以确保在高并发环境下,数据库能够正确、高效地处理事务,避免数据不一致性的发生。"