數(shù)據(jù)庫(kù)需要鎖機(jī)制的原因以及鎖機(jī)制的種類是什么

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數(shù)據(jù)庫(kù)為什么需要鎖機(jī)制?有哪些鎖機(jī)制?

為什么要鎖

    數(shù)據(jù)庫(kù)是一個(gè)多用戶使用的共享資源,比如一個(gè)用戶表t_user,兩個(gè)瀏覽器前面的人登錄了同個(gè)一個(gè)賬號(hào)，把電話號(hào)碼改了。當(dāng)多個(gè)用戶并發(fā)地存取數(shù)據(jù)時(shí)，在數(shù)據(jù)庫(kù)中就會(huì)產(chǎn)生多個(gè)事務(wù)同時(shí)存取同一數(shù)據(jù)的情況。若對(duì)并發(fā)操作不加控制就可能會(huì)讀取和存儲(chǔ)不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫(kù)的一致性(臟讀，不可重復(fù)讀，幻讀等)，可能產(chǎn)生死鎖。為了解決這個(gè)問(wèn)題，加鎖是一個(gè)非常重要的技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)并發(fā)控制是一個(gè)好的方案。簡(jiǎn)單說(shuō)，當(dāng)一個(gè)執(zhí)行sql語(yǔ)句的事務(wù)想要操作表記錄之前，先向數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)出請(qǐng)求，對(duì)你訪問(wèn)的記錄集加鎖，在這個(gè)事務(wù)釋放這個(gè)鎖之前，其他事務(wù)不能對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行更新操作。

有哪些鎖

     鎖包括行級(jí)鎖、表級(jí)鎖、悲觀鎖、樂(lè)觀鎖

   1.  行級(jí)鎖:一種它鎖，防止另外事務(wù)修改此行;

在使用以下語(yǔ)句時(shí)，Oracle會(huì)自動(dòng)應(yīng)用行級(jí)鎖：

                INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT … FOR UPDATE [OF columns] [WAIT n | NOWAIT];SELECT … FOR UPDATE語(yǔ)句，允許用戶一次鎖定多條記錄進(jìn)行更新.

使用commit或者rollback釋放鎖。

MySql的innodb存儲(chǔ)引擎默認(rèn)是行級(jí)鎖。特點(diǎn):開鎖大，加鎖慢；會(huì)出現(xiàn)死鎖；鎖定粒度最小，發(fā)生鎖沖突的概率最低，并發(fā)度也最高。適合于有大量按索引更新少量不同數(shù)據(jù)，同時(shí)又有并發(fā)查詢的應(yīng)用，如一些在線事務(wù)處理系統(tǒng)。

    2.表級(jí)鎖:5種

   1)行共享 (ROW SHARE) – 禁止排他鎖定表，與行排他類似，區(qū)別是別的事務(wù)還可以在此表上加任何排他鎖。（除排他（exclusive）外）

    2)行排他(ROW EXCLUSIVE) – 禁止使用排他鎖和共享鎖，其他事務(wù)依然可以并發(fā)地對(duì)相同數(shù)據(jù)表執(zhí)行查詢，插入，更新，刪除操作，或?qū)Ρ韮?nèi)數(shù)據(jù)行加鎖的操作，但不能有其他的排他鎖（自身是可以的，沒(méi)發(fā)現(xiàn)有什么用）

  3)共享鎖(SHARE) - 鎖定表，對(duì)記錄只讀不寫，多個(gè)用戶可以同時(shí)在同一個(gè)表上應(yīng)用此鎖，在表沒(méi)有被任何DML操作時(shí)，多個(gè)事務(wù)都可加鎖，但只有在僅一個(gè)事務(wù)加鎖的情況下只有此事務(wù)才能對(duì)表更新；當(dāng)表已經(jīng)被更新或者指定要更新時(shí)（select for update），任何事務(wù)都不能加此鎖了。

   4)共享行排他(SHARE ROW EXCLUSIVE) – 比共享鎖更多的限制，禁止使用共享鎖及更高的鎖，在表沒(méi)有被任何DML操作時(shí)，只有一個(gè)事務(wù)可以加鎖，可以更新，書上說(shuō)別的事務(wù)可以使用select for update鎖定選中的數(shù)據(jù)行，可是實(shí)驗(yàn)后沒(méi)被驗(yàn)證。

   5）排他(EXCLUSIVE) – 限制最強(qiáng)的表鎖，僅允許其他用戶查詢?cè)摫淼男?。禁止修改和鎖定表

   行級(jí)鎖和表級(jí)鎖是根據(jù)鎖的粒度來(lái)區(qū)分的，行記錄，表都是資源，鎖是作用在這些資源上的。如果粒度比較小(比如行級(jí)鎖)，可以增加系統(tǒng)的并發(fā)量但需要較大的系統(tǒng)開銷，會(huì)影響到性能，出現(xiàn)死鎖，，因?yàn)榱６刃t操作的鎖的數(shù)量會(huì)增加;如果作用在表上，粒度大，開銷小，維護(hù)的鎖少，不會(huì)出現(xiàn)死鎖，但是并發(fā)是相當(dāng)昂貴的，因?yàn)殒i定了整個(gè)表就限制了其它事務(wù)對(duì)這個(gè)表中其他記錄的訪問(wèn)。

   悲觀鎖:

   Pessimistic Lock正如其名，它指的是對(duì)數(shù)據(jù)被外界（包括本系統(tǒng)當(dāng)前的其他事務(wù)，以及來(lái)自外部系統(tǒng)的事務(wù)處理）修改持保守悲觀態(tài)度，事務(wù)每次去操作數(shù)據(jù)的時(shí)候都假設(shè)有其他事務(wù)會(huì)修改需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，所以在訪問(wèn)之前都要求上鎖，行鎖，表鎖等，讀鎖，寫鎖等，都是在做操作之前先上鎖，因此，在整個(gè)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中，將數(shù)據(jù)處于鎖定狀態(tài)。悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)，往往依靠數(shù)據(jù)庫(kù)提供的鎖機(jī)制（也只有數(shù)據(jù)庫(kù)層提供的鎖機(jī)制才能 真正保證數(shù)據(jù)訪問(wèn)的排他性，否則，即使在本系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了加鎖機(jī)制，也無(wú)法保證外部系 統(tǒng)不會(huì)修改數(shù)據(jù)）。 

一個(gè)典型的倚賴數(shù)據(jù)庫(kù)的悲觀鎖調(diào)用： select * from account where name=”Erica” for update 這條sql 語(yǔ)句鎖定了account 表中所有符合檢索條件（name=”Erica”）的記錄。 本次事務(wù)提交之前（事務(wù)提交時(shí)會(huì)釋放事務(wù)過(guò)程中的鎖），外界無(wú)法修改這些記錄。

    Hibernate悲觀鎖實(shí)現(xiàn):基于數(shù)據(jù)庫(kù)鎖機(jī)制

         Query q=Session.createQuery("select  * from t_profit where amount>10000");

          q.setLockMode("Profit",LockMode.UPGRADE);//Profit是Profit類的別名

         List<Profit> ps=q.list();

       執(zhí)行的sql:select ....from t_profit where amount>10000 for update.       hibernate的悲觀鎖通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)的for update實(shí)現(xiàn)。

     LockMode.NONE：無(wú)鎖機(jī)制;

     LockMode.WRITE:insert,update記錄時(shí)自動(dòng)獲取悲觀鎖;

     LockMode.READ在讀取時(shí)自動(dòng)獲取悲觀鎖;

     LockMode.UPGRADE:利用數(shù)據(jù)庫(kù)的for update子句加鎖;

     LockMode.UPGRADE_NOWAIT:oracle特定實(shí)現(xiàn)，用oracle的for update nowait子句加鎖

  樂(lè)觀鎖:

   Optimistic Lock,和悲歡鎖相反，事務(wù)每次去操作數(shù)據(jù)之前，都假設(shè)其他事務(wù)不會(huì)修改這些需要訪問(wèn)的數(shù)據(jù) ，所以 在訪問(wèn)之前不要求上鎖，只是在進(jìn)行更新修改操作的時(shí)候判斷一下在訪問(wèn)的期間有沒(méi)有其他人修改數(shù)據(jù) 了。它適用于多讀的應(yīng)用類型，沖突真的發(fā)生比較少的時(shí)候就比較好，這樣省去了開銷的開銷，可以提高吞吐量;但如果是真的經(jīng)常要發(fā)生沖突的，那每次還要去判斷進(jìn)行retry,反倒降低的性能，這個(gè)時(shí)候悲歡鎖比較好。數(shù)據(jù)庫(kù)如果提供類似于write_condition機(jī)制的其實(shí)都是提供的樂(lè)觀鎖。

          它的實(shí)現(xiàn)大多是基于數(shù)據(jù)版本versin記錄機(jī)制。舉個(gè)例子:

       1.利潤(rùn)表t_profit中有一個(gè) version字段，當(dāng)前值為1；而總資產(chǎn)余額字段（balance）為$10000

       2.操作員A讀出version=1,從總資產(chǎn)減除2000，10000-2000=8000.

       3.A還沒(méi)操作結(jié)束，此時(shí)操作員B也讀出version=1,總資產(chǎn)減除5000，10000-5000=5000.

       4.A操作完成，把version加1，修改為2，把總資產(chǎn)減2000后提交更新數(shù)據(jù)庫(kù)，更新成功

       5.B操作了，也加version加1，修改為2，把總資產(chǎn)減5000后提交更新數(shù)據(jù)庫(kù)，此時(shí)發(fā)現(xiàn)version已經(jīng)為2了，如B修改后加1的version一樣，不滿足樂(lè)觀鎖策略:"提交的版本必有大于記錄當(dāng)前的版本才能執(zhí)行"。因此B的操作請(qǐng)求被駁回，這樣就避免了B就version=1的舊數(shù)據(jù)修改的結(jié)果覆蓋了A操作的結(jié)果的可能。如沒(méi)有樂(lè)觀鎖，那A減去2000后剩余8000，但B操作的時(shí)候是用10000-5000剩余5000的，如果B的提交成功，總資產(chǎn)余額就是5000，但實(shí)際情況應(yīng)該是8000-5000=3000的。出現(xiàn)總資產(chǎn)表記錄和實(shí)際支出不一致。

    Hibernate對(duì)樂(lè)觀鎖的實(shí)現(xiàn):

      <hibernate-mapping>

        <class name="com.f.TProfit" table="t_profit" optimistic-lock="version"></class>

      </hibernate-mapping>

關(guān)于數(shù)據(jù)庫(kù)需要鎖機(jī)制的原因以及鎖機(jī)制的種類是什么就分享到這里了，希望以上內(nèi)容可以對(duì)大家有一定的幫助，可以學(xué)到更多知識(shí)。如果覺(jué)得文章不錯(cuò)，可以把它分享出去讓更多的人看到。