2PL - 两阶段锁

8.6 两段锁协议
    所谓两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。
    ·在对任何数据进行读、写操作之前,首先要申请并获得对该数据的封锁;
    ·在释放一个封锁之后,事务不再申请和获得任何其他封锁。
    所谓“两段”锁的含义是,事务分为两个阶段,第一阶段是获得封锁,也称为扩展阶段。在这阶段,事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁,但是不能释放任何锁。第二阶段是释放封锁,也称为收缩阶段。在这阶段,事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁,但是不能再申请任何锁。
    例如事务T1遵守两段锁协议,其封锁序列是:
   
    可以证明,若并发执行的所有事务均遵守两段锁协议,则对这些事务的任何并发调度策
略都是可串行化的。
    需要说明的是,事务遵守两段锁协议是可串行化调度的充分条件,而不是必要条件。也就是说;若并发事务都遵守两段锁协议,则对这些事务的任何并发调度策略都是可串行化的:若对并发事务的一个调度是可串行化的,不一定所有事务都符合两段锁协议。
    在图8.6中,(a)和(b)都是可串行化的调度,但(a)中T1和T2都遵守两段锁协议,(b)中T1和T2不遵守两段锁协议。又如图8.5中(d)是可串行化的调度,但T1和T2也不遵守两段锁协议。
    另外要注意两段锁协议和防止死锁的一次封锁法的异同之处。一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁,否则就不能继续执行,因此一次封锁法遵守两段锁协议;但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁,因此遵守两段锁协议的事务可能发生死锁,如图8.7所示。
    
                              
     
<think>好的,我需要回答用户关于两阶段锁协议的问题。首先,我应该回忆一下数据库并发控制的基本概念,特别是机制和两阶段锁协议的相关知识。用户提到的引用材料里提到了两协议,所以我要确保正确理解这些内容。 首先,两阶段锁协议(2PL)是数据库并发控制中常用的一种方法,用于确保事务的串行化执行,避免数据一致。根据引用[1],两协议用于防止死,而引用[3]提到封协议解决三大并发问题,这可能包括丢失修改、可重复读和脏读。 接下来,我需要确定两阶段锁的两个阶:扩展阶(加)和收缩阶(解)。在扩展阶,事务可以获取能释放;在收缩阶,只能释放能获取新。这样可以保证事务的串行化顺序。 然后,我需要考虑两阶段锁的类型,比如共享(S)和排他(X),以及它们的兼容性矩阵。引用[2]提到机制确保数据一致性,因此需要解释的作用。 还要注意两阶段锁可能导致的死问题,以及如何预防或检测。引用[1]提到防死预防和治死检测,这里可能需要简单说明两阶段锁如何与这些机制结合。 最后,我需要组织回答的结构,先介绍基本概念,再分阶解释,接着讨论优缺点和应用,最后生成相关问题。同时,确保使用正确的中文术语和LaTeX格式,比如事务的数学表示用$T_1, T_2$,的兼容性矩阵用表格形式,但根据用户要求,可能需要用文字描述。 检查是否遗漏了任何关键点,比如两阶段锁如何解决并发问题,以及与其他并发控制方法的比较。确保引用的正确标注,如引用[1]、[3]中提到的内容,并在适当的位置添加引用标识。</think>### 两阶段锁协议(Two-Phase Locking, 2PL两阶段锁协议是数据库并发控制中确保事务可串行化的核心机制,通过限制事务对的获取和释放顺序,避免数据一致问题(如丢失修改、脏读、可重复读)[^3]。 #### 1. 协议的核心规则 - **扩展阶(Growing Phase)**:事务可以**申请**,但**能释放**。 - **收缩阶(Shrinking Phase)**:事务可以**释放**,但**能申请新**。 例如,事务$T_1$的操作序列为: $$ \begin{aligned} &\text{申请}(X) \rightarrow \text{读}(X) \rightarrow \text{申请}(Y) \rightarrow \text{写}(Y) \rightarrow \text{释放}(X) \rightarrow \text{释放}(Y) \end{aligned} $$ 此操作违反2PL,因为释放后(收缩阶能再释放其他。正确操作应集中在收缩阶释放所有。 #### 2. 的类型与兼容性 - **共享(S)**:允许读取,阻止其他事务写。 - **排他(X)**:允许读写,阻止其他事务读写。 兼容性矩阵如下: | | S | X | |---|---|---| | **S** | 兼容 | 兼容 | | **X** | 兼容 | 兼容 | #### 3. 实现方式 - **严格两阶段锁(Strict 2PL)**:事务持有的**排他**必须在事务提交后才释放,避免其他事务读到未提交的数据[^2]。 - **强两阶段锁(Rigorous 2PL)**:所有(包括共享)均在事务提交后释放,进一步保证可恢复性。 #### 4. 优缺点 - **优点**:保证可串行化,解决三大并发问题[^3]。 - **缺点**:可能引发**死**(如事务$T_1$持有$X$请求$Y$,事务$T_2$持有$Y$请求$X$),需依赖超时或检测机制[^1]。 #### 5. 应用场景 - 高并发事务系统(如银行交易)。 - 需强一致性的OLTP(联机事务处理)数据库。 ---
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