資料庫鎖的基本原理

2021-09-23 19:23:36 字數 3684 閱讀 7673

前言:為了保證資料的完整性和一致性,資料庫系統採用鎖來實現事務的隔離性。各種大型資料庫採用的鎖基本理論是一致的,但在具體實現上各有差別。從併發事務鎖定的關係上看,可以分為共享鎖定和獨佔鎖定。從鎖定的物件不同,一般可以分為表鎖定和行鎖定。

鎖分為悲觀鎖和樂觀鎖:

悲觀鎖:悲觀的思想,認為併發問題總會出現,每次乙個事務讀取某一條記錄後,就會把這條記錄鎖住,這樣其它的事務要想更新,必須等以前的事務提交或者回滾解除鎖。悲觀鎖的效能低,其基本種類有:

樂觀鎖:樂觀的思想,認為併發問題不總是出現;每次提交乙個事務更新時,我們先看看要修改的東西從上次讀取以後有沒有被修改過,如果修改過,那麼更新就會失敗。樂觀鎖其實並不會鎖定任何記錄,所以如果我們資料庫的事務隔離級別設定為讀取已提交或者更低的隔離界別,那麼是不能避免不可重複讀問題的(因為此時讀事務不會阻塞其它事務),所以採用樂觀鎖的時候,系統應該要容許不可重複讀問題的出現。

共享鎖用於讀取資料操作,它是非獨佔的,允許其他事務同時讀取其鎖定的資源,但不允許其他事務更新它。

加鎖的條件:當乙個事務執行select語句時,資料庫系統會為這個事務分配一把共享鎖,來鎖定被查詢的資料。

解鎖的條件:在預設情況下,資料被讀取後,資料庫系統立即解除共享鎖。例如,當乙個事務執行查詢「select * from accounts」語句時,資料庫系統首先鎖定第一行,讀取之後,解除對第一行的鎖定,然後鎖定第二行。這樣,在乙個事務讀操作過程中,允許其他事務同時更新accounts表中未鎖定的行。

與其他鎖的相容性:如果資料資源上放置了共享鎖,還能再放置共享鎖和更新鎖。

併發效能:具有良好的併發效能,當資料被放置共享鎖後,還可以再放置共享鎖或更新鎖。所以併發效能很好。 

更新鎖在的初始化階段用來鎖定可能要被修改的資源,這可以避免使用共享鎖造成的死鎖現象。例如,對於以下的update語句:

update accounts set balance=900 where id=1
更新操作需要分兩步:

讀取accounts表中id為1的記錄;

執行更新操作。

如果在第一步使用共享鎖,再第二步把鎖公升級為獨佔鎖,就可能出現死鎖現象。例如:兩個事務都獲取了同一資料資源的共享鎖,然後都要把鎖公升級為獨佔鎖,但需要等待另乙個事務解除共享鎖才能公升級為獨佔鎖,這就造成了死鎖。

更新鎖有如下特徵:

加鎖的條件:當乙個事務執行update語句時,資料庫系統會先為事務分配一把更新鎖。

解鎖的條件:當讀取資料完畢,執行更新操作時,會把更新鎖公升級為獨佔鎖。

與其他鎖的相容性:更新鎖與共享鎖是相容的,也就是說,乙個資源可以同時放置更新鎖和共享鎖,但是最多放置一把更新鎖。這樣,當多個事務更新相同的資料時,只有乙個事務能獲得更新鎖,然後再把更新鎖公升級為獨佔鎖,其他事務必須等到前乙個事務結束後,才能獲取得更新鎖,這就避免了死鎖。

併發效能:允許多個事務同時讀鎖定的資源,但不允許其他事務修改它。

獨佔鎖:獨佔鎖也叫排他鎖,適用於修改資料的場合。它所鎖定的資源,其他事務不能讀取也不能修改。

加鎖的條件:當乙個事務執行insert、update或delete語句時,資料庫系統會自動對sql語句操縱的資料資源使用獨佔鎖。如果該資料資源已經有其他鎖(任何鎖)存在時,就無法對其再放置獨佔鎖了。

解鎖的條件:獨佔鎖需要等到事務結束才能被解除。

相容性:獨佔鎖不能和其他鎖相容,如果資料資源上已經加了獨佔鎖,就不能再放置其他的鎖了。同樣,如果資料資源上已經放置了其他鎖,那麼也就不能再放置獨佔鎖了。

併發效能:不用說了,最差。只允許乙個事務訪問鎖定的資料,如果其他事務也需要訪問該資料,就必須等待,起到前乙個事務結束,解除了獨佔鎖,其他事務才有機會訪問該資料。

當乙個事務訪問某種資料庫資源時,如果執行select語句,必須先獲得共享鎖,如果執行insert、update或delete語句,必須獲得獨佔鎖,這些鎖用於鎖定被操作的資源。

當第二個事務也要訪問相同的資源時,如果執行select語句,也必須先獲得共享鎖,如果執行insert、update或delete語句,也必須獲得獨佔鎖。此時根據已經旋轉在資源上的鎖的型別,來決定第二個事務應該等待第乙個事務解除對應資源的鎖定,還是可以立刻獲得鎖。

樂觀鎖與資料庫鎖機制無關,其鎖實現策略為:

版本 (version) 字段:在我們的實體中增加乙個版本控制字段,每次事務更新後就將版本欄位的值加 1。

時間戳 (timestamps):實現方式和版本字段差不多,同樣是在需要樂觀鎖控制的table中增加乙個字段,名稱無所謂,字段型別使用時間戳(timestamp),和上面的version類似,也是在更新提交的時候檢查當前資料庫中資料的時間戳和自己更新前取到的時間戳進行對比,如果一致則ok,否則就是版本衝突。

版本字段方式例項:

我們修改t_person表,新增version欄位表示當前記錄的版本,預設值為1。

當事務查詢記錄時得到version=1,再執行update時需要比較當前version的值是否與之前查詢到的version相同,決定update是否執行成功。如果update成功,還要把version的值加1。

public void update(connection con, person p) throws exception
場景模擬:

事務1:查詢時得到version=1;

事務2:查詢時得到version=1; 

事務1:執行update時因為version沒有改變,所以update執行成功,update不只修改了age=42,還修改了version=2;

事務2:執行update語句時version已經為2,而查詢時的version為1,所以update執行失敗;

小結:

樂觀鎖和悲觀鎖的區別在於是否認為併發問題一定會存在。悲觀鎖也就是上面講到的我們認為的通常意義上的鎖,而樂觀鎖實質是與資料庫鎖機制無關的。共享鎖定會防止獨佔鎖定,但允許其它的共享鎖定。而獨佔鎖定既防止其它的獨佔鎖定,也防止其它的共享鎖定。為了更改資料,資料庫必須在進行更改的行上施加行獨佔鎖定。

資料庫鎖的基本原理

為了保證資料的完事性和一致性,資料庫系統採用鎖來實現事務的隔離性。各種大型資料庫採用的鎖基本理論是一致的,但在具體實現上各有差別。從併發事務鎖定的關係上看,可以分為共享鎖定和獨佔鎖定。從鎖定的物件不同,一般可以分為表鎖定和行鎖定。鎖共享鎖用於讀取資料操作,它是非獨佔的,允許其他事務同時讀取其鎖定的資...

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