事务等待图：数据库并发控制与死锁检测

等待图法是数据库系统并发控制领域中的一个重要概念，它用于分析和管理多事务环境下可能出现的问题，确保数据库的一致性和事务隔离性。在数据库系统概论课程中，这一章节详细探讨了并发控制的各种策略和机制。 并发控制概述是第十一章的核心内容，主要关注如何在多事务环境中有效地执行操作，避免数据不一致性和死锁等问题。首先，介绍了三种并发执行方式： 1. **事务串行执行**：这是最简单的方式，每次只有一个事务运行，确保了事务的顺序性，但可能导致资源利用率低下。 2. **交叉并发**（InterleavedConcurrency）：在单处理机系统中，通过轮流让事务交替执行，减少了处理器空闲时间，提高了效率，但不是理想的并发环境。 3. **同时并发**（SimultaneousConcurrency）：在多处理机系统中，多个事务真正并行执行，理论上效率最高，但受限于硬件环境，需要复杂的并发控制机制。 并发执行可能会引发数据不一致性，如丢失修改（Lost Update）、不可重复读（Non-Repeatable Read）等问题。为解决这些问题，DBMS（数据库管理系统）需要实施并发控制机制，如封锁、两段锁协议和不同的封锁粒度。封锁是一种基本技术，它通过对数据加锁来限制事务对数据的访问，防止并发冲突。常见的封锁协议包括悲观锁定和乐观锁定，前者假设并发错误可能发生，因此一开始就锁定数据；后者则假设并发很少出错，直到冲突发生时才加锁。 活锁和死锁是并发控制中的两个关键概念。活锁是指事务由于不断等待其他事务释放资源而无法继续执行，但这些事务又在等待其他事务完成。死锁则是指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，这时就需要通过检测事务等待图来识别并解除死锁。 等待图法就是通过动态构建一个表示事务之间依赖关系的有向图，其中节点代表事务，边表示事务间的等待关系。当系统检测到图中存在回路时，意味着发生了死锁。DBMS会通过定期检查等待图，调整事务的执行顺序或者释放部分资源，来避免或恢复这种问题。 总结来说，等待图法是并发控制中一种可视化工具，帮助理解事务之间的交互，对于理解和解决数据库并发控制中的问题至关重要，也是衡量数据库管理系统性能的重要指标。通过学习和掌握这些概念和技术，数据库管理员可以更好地管理和优化数据库环境，确保数据的一致性和系统的稳定性。