数据库并发控制：活锁与死锁避免策略详解

在数据库并发控制中，活锁和死锁是常见的并发问题，严重影响数据一致性。本文将探讨这两种现象以及避免它们的方法。 1. **活锁避免**: 活锁通常发生在多个事务相互等待对方释放资源的情况下，而没有进展。避免活锁的一种常见策略是采用"先来先服务"原则。当多个事务尝试获取同一数据对象的锁时，系统按照事务请求的顺序分配资源。一旦锁定的数据对象被解锁，会优先满足第一个等待的事务，这样可以防止无限循环等待。 2. **死锁预防**: - **一次封锁法**: 这种方法要求每个事务一次性获取所有需要的锁。然而，这可能导致并发度降低，因为事务必须在开始前确定所有的封锁对象，且现实中很难提前知道所有操作所需数据。这种方法的问题在于它降低了系统的灵活性和并发性能。 - **顺序封锁法**: 为了解决这个问题，顺序封锁法规定了数据对象的固定封锁顺序。所有事务按照这个顺序获取锁。但这种方法存在两个主要缺点：一是需要预先确定封锁顺序，二是维护和遵守这些顺序可能会增加系统复杂性和开销。 3. **并发控制概述**: 并发控制是确保多事务环境下数据一致性的重要手段。并发操作可能导致数据不一致性，如丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。数据不一致性源于并发操作对事务隔离性的破坏。为了保持一致性，数据库管理系统(DBMS)通过正确调度并发操作来隔离事务，如采用封锁机制。 - **封锁**: 是并发控制的核心技术，它涉及到事务在访问数据对象前对其进行锁定。封锁类型包括排他锁(X锁)和共享锁(S锁)。X锁阻止其他事务对锁定的对象进行任何修改，而S锁仅允许读取。这有助于防止数据冲突。 - **时间戳方法**: 作为另一种并发控制策略，时间戳方法并不立即给事务加锁，而是记录事务的提交时间戳，以此判断事务的可见性。这有助于减少锁的使用，提高并发性能，但可能需要更复杂的逻辑来处理并发操作的并发性和一致性。 - **乐观控制**: 乐观控制假设大部分并发操作不会导致冲突，事务在开始时并不立即加锁，而是等到读取数据后发现冲突才回滚并重试。这种方法相对较少使用，因为它依赖于事务的自我修复能力，如果冲突频繁，可能导致大量事务回滚。 数据库并发控制通过多种策略，如先来先服务、一次封锁法、顺序封锁法以及封锁机制，来避免活锁和死锁，确保数据的一致性和事务的隔离性。实践中，不同的并发控制方法各有优缺点，DBMS会根据具体需求选择最合适的策略。