数据库并发控制：意向锁详解与应用

本文主要介绍了数据库并发控制中的意向锁及其在并发控制中的作用，同时还涵盖了并发控制的一些基本概念，如数据不一致性问题、并发控制的必要性以及封锁机制。 在数据库并发控制中，意向锁是一种特殊的锁类型，用于协调多个事务对数据结构的访问。意向锁的主要含义包括两个方面： 1. 如果对一个数据库中的结点施加了意向锁，这意味着该结点的下级结点即将或正在被锁定。这种设计是为了确保在对一个数据对象进行操作前，系统可以预知并处理可能的冲突。 2. 当事务想要对某一个数据对象加锁时，必须先对其所在的数据结构的上级结点加意向锁。例如，如果要对一个特定的元组进行锁定，那么首先需要对包含这个元组的数据库和关系加意向锁。这样的规则确保了锁的层次性，避免了在更低级别的数据对象上加锁时遗漏对更高级别对象的锁定。 并发控制是数据库系统中至关重要的一部分，因为如果不加以控制，多个事务并发执行可能导致数据的不一致性，如丢失修改、不能重复读和读“脏”数据等问题。这些问题会破坏事务的一致性和数据库的完整性。 - 丢失修改：事务T1读取数据A的值，然后进行修改，但在这之后，事务T2也读取了数据A，进行了不同的修改并提交，导致T1的修改丢失。 - 不能重复读：事务T1首次读取数据C，然后事务T2修改了数据C并提交，当T1再次读取数据C时，得到的结果与第一次不同，破坏了事务的可重复读性质。 - 读“脏”数据：事务T1读取了尚未提交的数据，如果T2随后回滚了这次修改，T1读到的数据就成为了“脏”数据，不反映数据库的真实状态。 为了解决这些问题，数据库系统采用各种并发控制技术，其中封锁（Locking）是最常见的一种。封锁机制包括排他锁（X锁）和共享锁（S锁）。排他锁（X锁）允许事务独占数据对象，进行读写操作，而其他事务无法再加锁；共享锁（S锁）则允许多个事务读取同一数据对象，但不允许写操作。 封锁的粒度是另一个重要的概念，指的是锁在数据结构中的覆盖范围，可以是表级别的，也可以是记录级别的，甚至是更细粒度的。选择合适的封锁粒度有助于平衡并发性能和锁定开销。 除了封锁，还有时间戳和乐观控制法等其他并发控制技术。时间戳方法根据事务的启动时间来决定操作顺序，而乐观控制法假设事务很少发生冲突，只有在提交时才检查是否存在冲突。 总结来说，意向锁作为并发控制的一部分，通过预先锁定数据对象的上下级结构，帮助数据库系统避免并发操作带来的数据不一致性问题。通过封锁、时间戳等并发控制技术，数据库系统能够实现事务的正确调度，确保数据的完整性和一致性。