并发控制的主要技术——封锁

本篇介绍如何进行并发控制。

——封锁。

 

1，封锁

（1）封锁就是事务T在对某数据对象(例如：表、记录)操作之前，先向系统发出请求，对其加锁

（2）加锁后事务T就对数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他的事务不能更新此数据对象

 

2，封锁类型

不同的锁有不同的控制功能；即，一个事务对数据对象加锁后可有怎样的控制由它的封锁类型决定。

（1）排他锁（简称X锁，或写锁）

a.含义：若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。

b.功能：保证其他事务在事务T释放数据对象A上的锁之前不能在读和修改A。

（2）共享锁（简称S锁，或读锁）

a.含义：若事务T对数据对象A加上S锁，则其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁

b.功能：保证其他事务可以读数据对象A，但在事务T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改、

 

关注点在哪里，一级封锁协议的关注点是事务修改的数据，二级和三级是事务读取的数据

 

3，三级封锁协议及分别解决的问题

（1）一级：

a.内容：事务T在修改数据对象A之前必须对其加X锁，直到事务结束才释放。

b.可解决的问题：“丢失修改”问题

T1	T2	解释
① Xlock A		事务T1在读A进行修改之前先对A加X锁
② R(A)=16
	Xlock A	当T2再请求对A加X锁时被拒绝
③ A←A-1	等待	T2只能等待T1释放A上的锁后T2获得对A的X锁
W(A)=15	等待
Commit	等待
Unlock A	等待
④	获得Xlock A
	R(A)=15	这时T2读到的A已经是T1更新过的值15
	A←A-1	T2按此新的A值进行运算，并将结果值A=14送回到磁盘。避免了丢失T1的更新。
⑤	W(A)=14
	Commit
	Unlock A

思考：一级封锁协议为什么不能解决丢失修改和不可重复读问题？

在一级封锁协议中，如果仅仅是读数据不对其进行修改，是不需要加锁的，所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据。即，事务1对R加了排他锁，对数据R进行了修改，若事事务2对R申请锁，则会wait；若事务2不对R申请任何锁，则即使事务1对R加了排他锁，事务2也会无视，可以读！所以不能解决丢失修改和不可重复读问题
 

（2）二级：

a.内容：在一级封锁协议的基础上，另外加上事务T在读取数据对象A之前必须对其加S锁，读完后立即释放。

b.可以解决的问题：“丢失修改”、“读脏数据”问题

T1	T2	解释
① Xlock C		事务T1在对C进行修改之前，先对C加X锁，修改其值后写回磁盘
R(C)=100
C←C*2
W(C)=200
②	Slock C	T2请求在C上加S锁，因T1已在C上加了X锁，T2只能等待
	等待
③ROLLBACK	等待
(C恢复为100)	等待	T1因某种原因被撤销，C恢复为原值100
Unlock C	等待
④	获得Slock C
	R(C)=100	T1释放C上的X锁后T2获得C上的S锁，读C=100。避免了T2读“脏”数据
⑤	Commit C
	Unlock C

 

思考：为什么二级封锁不能解决“不可重复读”问题？

——事务1读取数据时加上共享锁后（这样在事务1读取数据的过程中，其他事务就不会修改该数据），

不允许任何事物操作该数据，只能读取，之后1如果有更新操作，那么会转换为排他锁，其他事务更无权参与进来读写，

这样就防止了脏读问题。但是当事务1读取数据过程中，有可能其他事务(例如事务2)也读取了该数据，事务1读取完毕后共享锁释放(此时事务1还未完)，

此时事务2修改数据，修改完毕提交事务，那么事务1再次读取数据时候发现数据不一致，就会出现不可重复读问题，

所以这样不能够避免不可重复读问题。

 

（3）三级：

a.内容：在一级封锁协议的基础上，另外加上事务T在读取数据对象A之前必须对其加S锁，直到事务结束才释放。

b.可以解决的问题：“丢失修改”、“读脏数据”、“不可重复读”问题

T1	T2	解释
Slock A		事务T1在读A，B之前，先对A，B加S锁； 其他事务只能再对A，B加S锁，而不能加X锁，即其他事务只能读A，B，而不能修改
Slock B
R(A)=50
R(B)=100
求和=150
②	Xlock B	当T2为修改B而申请对B的X锁时被拒绝只能等待T1释放B上的锁   T1为验算再读A，B，这时读出的B仍是100，求和结果仍为150，即可重复读           T1结束才释放A，B上的S锁。T2才获得对B的X锁
	等待
	等待
③ R(A)=50	等待
R(B)=100	等待
求和=150	等待
Commit	等待
Unlock A	等待
Unlock B	等待
④	获得XlockB
	R(B)=100
	B←B*2
⑤	W(B)=200
	Commit
	Unlock B

注：关注点在哪里？

—— 一级封锁协议的关注点是事务修改的数据，二级和三级是事务读取的数据

 

4，总结：

（1）锁的相容矩阵：

（如果R上加了X锁后，就不能再加任何锁！如果R上加了S锁后，只能再加S锁而不能再加X锁！）

 

（2）

	X锁	S锁		无丢失修改	无污读	可更新
	事务结束释放	事务结束释放	读完释放
一级封锁协议	√			√
二级封锁协议	√		√	√	√
三级封锁协议	√	√		√	√	√