数据库并发控制详解：概念、技术与问题解析

"并发控制是数据库管理系统中的关键技术，用于确保在多用户环境中数据的一致性和完整性。本章聚焦于并发控制的基本概念和实现方法，强调理解并发控制的重要性以及掌握相关技术的必要性。" 并发控制是数据库系统中必不可少的组成部分，特别是在多用户环境下，多个事务可能同时访问和修改相同的数据。如果不对这些并发操作进行有效控制，可能导致数据的不一致性，如丢失修改、不可重复读和读“脏”数据等问题。 1. **丢失修改**：当两个事务T1和T2同时读取并修改同一数据，T2的修改覆盖了T1的修改，导致T1的更新丢失。这可以通过采用封锁协议，如两段锁协议来防止，确保事务按顺序完成，避免一个事务的修改被另一个事务覆盖。 2. **不可重复读**：一个事务在不同的时间读取同一数据，得到的结果不一致。这可能是因为其他事务在两次读取之间对数据进行了修改。不可重复读分为三种情况，包括读取到已删除的数据、读取到已插入的新数据以及读取到数据的值发生了变化。通过使用不同级别的锁定，如S锁（共享锁）和X锁（排他锁），可以防止不可重复读。 3. **读“脏”数据**：事务读取到了还未被提交的修改，如果这个修改最终被回滚，那么事务读到的数据就是无效的。解决这个问题的一种方式是引入事务的隔离级别，比如可重复读或串行化，确保事务在执行期间看不到其他未提交的更改。 封锁是并发控制的主要手段，包括X锁（排他锁）和S锁（共享锁）。X锁允许事务独占数据，而S锁则允许多个事务同时读取数据但不允许写入。封锁协议定义了事务如何请求和释放锁，以避免冲突。封锁粒度是指锁定数据的范围，可以是单个记录、页面、整个表甚至更广。多粒度封锁协议则允许在不同层次上进行封锁，以提高并发性能。 两段锁协议是一种常用的并发控制策略，它规定事务必须先获得所有需要的锁，然后在事务结束时（无论是正常结束还是异常结束）释放所有锁。这种协议保证了可串行化，即并发事务的执行结果等同于它们按照某种顺序逐个执行的结果，从而避免了不一致。然而，两段锁协议并不能完全防止死锁，死锁是两个或更多事务相互等待对方释放资源而形成的僵局。为了避免死锁，系统需要有检测和解除死锁的机制，如死锁检测算法和超时策略。 具有意向锁的多粒度封锁方法是进一步优化并发控制的方法，意向锁表明事务打算获取特定级别的锁，从而减少了锁定冲突的可能性。这种方法在大型数据库系统中尤为有用，因为它允许更高的并发度，同时保持数据一致性。 通过深入理解和熟练运用上述概念，读者能够解决并发控制相关的问题，理解并发调度的可串行性，以及两段锁协议在确保数据一致性、防止死锁方面的作用。在实践中，应结合具体场景选择合适的并发控制策略，以平衡系统的性能和数据的正确性。