事務並發控制

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前段是時間涉及到資料庫的隔離等級問題，在網上搜尋一下，發現大部分都說的模稜兩可，而且也有很多錯誤。於是查閱了上學時的課本《資料庫系統概論》 和JDBC的文檔。現在把總結的結果記錄下來，供大家分享.
1. DBMS事務並發控制     

1.1 事務並行作業的問題         DMBS允許東西運行多個事務，這些事務可能同時操作同一資料對象。這可能造成以下問題        丟失修改 ： 一個事務的修改被另一個事務覆蓋。        不可重複讀取 ： 在一個事務中執行相同的查詢，兩個的結果不一樣。        幻讀 ： 幻讀是不可重複多的一種，在一個事務中執行相同的查詢，第二次的結果行比第一次少或者多（行被delete或者被insert）        髒讀 ： 一個事務讀到的資料無效的，是另外一個交易回復的資料
       所以需要對事務進行並發控制，採用的主要技術是鎖。
    

1.2 鎖        

　　鎖是指一個事務對每個資料對象進行操作時，需要對資料對象加對應鎖。這樣其他事務最此資料對象訪問就受限。當操作結束後事務釋放此鎖。        

　　1.2.1 鎖的粒度          

　　鎖的粒度包括邏輯單元也可以是邏輯單元：         

　　 列值（注意不是列）、列值集合、行、表、索引項目、整個索引、資料庫；         

　　也可以是物理單元：         

　　資料頁、索引頁、塊。         

　　事務可以對各種類型的資料對象加鎖，即多粒度加鎖。這樣在DBMS中就存在了可以被加鎖的資料對象樹，簡稱多粒度樹。如下，三級多粒度樹。  
       1.2.2 鎖的類型          

　　鎖分為5中類型，如下          獨佔鎖定（X鎖）：                也叫寫鎖。若事務T對資料對象A添加X鎖，則只允許T讀取和修改A，其他任何事務都不能再對A添加任何類型的鎖，直到T釋放此鎖。          共用鎖定（S鎖）：                也叫讀鎖。若事務T對資料對象A添加此類型鎖，則事務T允許讀取A但不允許修改A，其他事務只能再對A添加S鎖，而不能加X鎖，直到A上的所有S鎖都被釋放。          意向獨佔鎖定（IX鎖）：                如果對一個資料對象加IX鎖，表示他在多粒度樹中的後裔（包括直接孩子，孩子的孩子等等所有的後面的結點）有被加X鎖的可能（意向）。          意圖共用鎖（IS鎖）：                如果對一個資料對象加IS鎖，表示他在多粒度樹中的後裔（包括直接孩子，孩子的孩子等等所有的後面的結點）有被加S鎖的可能（意向）。          共用意向獨佔鎖定（SIX）：                如果對一個資料對象加SIX鎖，則表示對他加S鎖，再加IX鎖。
         這個5類鎖的相容矩陣如下, T1已經對資料對象加鎖，T2嘗試對資料對象加鎖。Y表示成功，N表示失敗。  
         在Oracle中上面五個類型的鎖分別對應X鎖、S鎖、RX鎖、RS鎖、SRX鎖，而且加鎖粒度包括行級和表級，不包括資料庫。
        1.2.3鎖協議          

　　對資料對象加鎖時，需要約定一些規則，例如合適申請、持鎖時間、何時釋放。這些規則稱為鎖協議。DBMS遵循哪些協議要看具體情況。下面介紹一些協議：          基本鎖協議：當事務T對資料對象A加鎖時，如果A上已經存在鎖且和T欲加鎖不相容， 那麼T對待，直到A上存在的所被釋放。          一級鎖協議：事務T在修改資料對象A之前必須先對其加X鎖，知道事務結束才釋放。          二級鎖協議：在一級鎖協議的基礎上加上事務T在讀取資料對象A之前必須先對其加S鎖，讀完後即可釋放S鎖。          三級鎖協議：在一級鎖協議的基礎上加上事務T在讀取資料對象A之前必須先對其加S鎖，直到事務結束才釋放。          多粒度鎖協議： 多粒度樹中的每個結點被獨立地加鎖（顯式鎖）。對一個結點加鎖意味著其所有後裔結點也被加以同樣類型的鎖（隱式鎖, 並沒有真正在後裔結點加鎖，只是在邏輯上後裔結點具有同樣類型的鎖，所以叫隱式鎖。）。顯式鎖和隱式鎖的效果是一樣的，因此檢查鎖相容時不僅要檢查顯式鎖還要檢查隱式鎖。所以事務T要對資料對象A加鎖，需要檢查其祖先（包括直接的和間接的所有上層結點）上的顯式鎖（檢查A的隱式鎖是否與欲加的顯式鎖不相容）、檢查其顯式鎖（檢查A已存在的顯式鎖是否與欲加的顯式鎖不相容）、檢查其後裔的顯式鎖（檢查欲加給後裔的隱式鎖是否與後裔已存在的顯式鎖不相容），如果發現一個不相容鎖，則T等待。          意圖鎖定協議：對任一結點加鎖時，必須先對其祖先（包括直接的和間接的所有上層結點）加意圖鎖定，順序為自上而下。釋放結點上鎖後，釋放其祖先上的意圖鎖定，釋放順序為自下而上。意圖鎖定的含義是如果對一個結點加意圖鎖定，則說明該結點的後裔結點正在被加鎖。所以事務T要對資料對象A加鎖，需要檢查A祖先上的所有鎖（檢查祖先上的鎖是否與欲加給祖先的意圖鎖定相容）、檢查A上的所有鎖（檢查A上的鎖是否與欲加他的鎖相容），如果發現一個不相容鎖，則T等待。                   多粒度鎖協議，在給結點加鎖時需要遞迴檢查子結點的顯式鎖，當子結點很多時，將帶來很多的效能開銷。意圖鎖定是針對這個問題進行的改進，他將鎖在多粒度樹間的傳遞由原來的由上而下變成由下而上，從而提高了效能。Oracle採用了意圖鎖定協議。
2.DBMS交易隔離等級     

　　2.1 交易隔離等級的說明         上一節討論的內容是DBMS實現事務並發控制的內容，是DBMS內部問題。那麼如何從外面幹預DBMS內部的事務並發控制呢？         當事務寫資料對象時，DBMS使用X鎖及其相關鎖（例如IX）進行操作，這個過程是固定的，外界無法也無需幹預。        當事務讀資料對象時，哪些資料對象應該對此事務可見呢？例如，其他事務已寫還未提交的、其他事務已寫已提交的，等等。這個應該是可以選擇的，也就是 說外界可以幹預。DBMS通過交易隔離等級來讓事務選擇讀哪些資料對象。        可以這樣理解，寫是嚴格操作，不允許發生錯誤，所以其並發控制是最嚴格的，也是不可選的。而讀是寬鬆的操作，允許出現 不可重複讀取 、幻讀、髒讀問題，所以其並發控制是分多個層級的，可以選擇相應的層級改變並發度和允許出現的錯誤。
    2.2 交易隔離等級類型          ANSI/ISO SQ92標準定義了如下交易隔離等級：          2.2.1未提交讀（read uncommitted）            事務可以讀其他事務未提交資料對象。            潛在問題： 髒讀、不可重複讀取、幻讀            DBMS鎖操作 ：不加任何鎖，直接讀任意資料對象。         2.2.2提交讀（read committed）            事務可以讀其他事務已提交資料對象，讀完後此資料對象可以被其他事務再讀寫。            可能出現的問題： 不可重複讀取、幻讀            DBMS鎖操作（採用意圖鎖定協議） ：加S鎖，祖先加IS鎖，讀完後立即釋放S鎖和祖先的IS鎖。         2.2.3 重複讀（repeatabe read） ：             事務可以讀其他事務已提交資料對象，讀完後此資料對象不可以被其他事務再寫但可以讀，直到 此事務結束。            可能出現的問題： 幻讀            DBMS鎖操作 （採用意圖鎖定協議）：加S鎖，祖先加IS鎖。事務結束後釋放S鎖和祖先的IS鎖。         2.2.4 序列化（seriaizabe）：            事務讀之前，其他事務已提交的資料對象對此事務可見，讀完後整個多粒度樹唯讀不能寫，直到事務結束。所以他嚴重的降低了事務的並發度，特別是多粒度樹很深時，這也是Oracle沒有將資料庫作為多粒度樹根的原因。在此層級下事務完全隔離，就如所有的事務都順序執行一樣。             可能出現的問題： 無            DBMS鎖操作 （採用意圖鎖定協議）：加S鎖，祖先加SIX鎖，事務結束後釋放S鎖和祖先的SIX鎖。
    2.3 隔離等級的使用           隔離等級是針對事務的。但是也可以配置Session（對應JDBC的Connection）預設的和DBMS全域預設的交易隔離等級。這樣建立事務時不指定就採用預設的交易隔離等級。
3. JDBC事務     在JDBC中通過Connection執行事務。一個Connection可以執行多個事務。一個事務可以執行多個SQL語句。
   3.1 事務的開啟     在Connection中，如果不存在事務，那麼在執行SQL語句之前自動開啟一個事務。如果事務已經存在那麼直接使用其執行SQL語句。
   3.2 事務的結束     SQL陳述式完成之後調用Connection的commit或者rollback方法結束當前事務。在執行之後的SQL語句之前自動開啟一個新的事務。
   3.3 設定事務的隔離等級     在JDBC中不能單獨設定事務的隔離等級，只能通過Session（對應Connection）間接設定，通過Connection的setTransactionIsolation方法。調用此方法之後，如果存在當前事務並且改變了Connection的交易隔離等級那麼會引起當前事務立刻提交，之後開啟的事務將採用此交易隔離等級。
   3.4 SQL語句的完成時間     SQL語句的類型不同，其SQL陳述式完成時間不同。具體如下    DML， DDL語句：SQL語句執行完成，那麼SQL語句就算完成。    Select語句：查詢語句執行完成後返回ResultSet，當調用ResultSet的close方法後SQL語句算完成。    多結果語句：當SQL語句返回多結果時（例如執行預存程序，批處理），那麼SQL語句的完成時間是所以結果的最大者。
   3.5Connection的自動認可模式     Connection有個模式叫自動認可，在這種模式下SQL完成後立即調用Connection的commit方法或者rollback方法。這就使每個SQL在獨立的事務中執行。自動認可模式模式是開啟的。

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