数据库并发控制：封锁机制与活锁死锁解析

"本次课内容-数据库原理ppt" 在数据库系统中，并发控制是核心功能之一，它确保在多用户环境中，各个事务可以安全且有效地共享数据。本课内容主要涉及三个方面：并发控制概述、封锁机制以及活锁和死锁。 首先，让我们详细探讨并发控制概述。并发操作是指在多用户或应用程序同时访问数据库时，不同事务对同一数据对象进行读写操作。这种操作在提高系统效率、充分利用资源方面具有显著优势，特别是在像飞机定票或银行这样的大型数据库系统中，大量的并发事务是常态。然而，未经控制的并发操作可能导致数据错误，例如数据的不一致性。因此，数据库管理系统（DBMS）必须实施并发控制机制，以确保事务的隔离性和数据库的一致性。并发控制的目标包括正确调度并发操作，保证事务的隔离性，并保持数据库的一致性。 接着，我们来讨论并发控制的执行方式。事务串行执行是最简单的模式，每个事务依次执行，但这种方式无法充分利用系统资源。交叉并发方式是单处理机系统中的一种策略，通过轮流执行事务来减少处理机的空闲时间，但事务并非真正并行。而同时并发方式则在多处理机系统中实现事务真正并行，但受限于硬件。在实际应用中，数据库并发控制通常基于单处理机系统进行设计。 并发操作如果不加以限制，会引发一系列问题。首先是丢失修改，即两个事务先后修改同一数据，第二个事务的修改覆盖了第一个事务的修改，导致第一个事务的更新丢失。其次是不可重复读，一个事务在多次读取同一数据时，由于其他事务的修改，读取结果不一致。最后是幻读，当事务在两次查询间插入了新记录，第二次查询会出现未在第一次查询中出现的记录，如同发生了幻觉。 为了解决这些问题，封锁机制被广泛采用。封锁是并发控制的一种技术，通过锁定数据对象来防止并发操作之间的冲突。事务在读取或修改数据前先申请封锁，只有获得封锁的事务才能进行操作，未获得封锁的事务则需等待。封锁类型通常包括共享锁（读锁）和排他锁（写锁）。共享锁允许事务读取数据但阻止其他事务修改，而排他锁不仅阻止其他事务读取，还阻止其他事务写入。 然而，封锁机制也可能导致活锁和死锁问题。活锁是事务因为持续等待对方释放资源而无法继续执行的情况，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的状态。为了解决这些问题，DBMS通常会使用超时策略、事务回滚和死锁检测算法等手段。 数据库并发控制是一个复杂且关键的领域，它涉及到事务调度、封锁策略、异常处理等多个方面。通过理解并发控制的基本概念和技术，我们可以更好地设计和优化数据库系统，确保在高并发环境下数据的完整性和一致性。