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漫谈数据库事务管理


数据库锁机制

    数据并发会引发很多问题,在一些场合下有些问题是允许的,但在另外一些场合下可能却是致命的。数据库通过锁的机制解决并发访问的问题,虽然不同的数据库在实现细节上存在差别,但原理基本上是一样的。
    按锁定的对象的不同,一般可以分为表锁定和行锁定,前者对整个表进行锁定,而后者对表中特定行进行锁定。从并发事务锁定的关系上看,可以分为共享锁定和独占锁定。共享锁定会防止独占锁定,但允许其它的共享锁定。而独占锁定既防止其它的独占锁定,也防止其它的共享锁定。为了更改数据,数据库必须在进行更改的行上施加行独占锁定,INSERT、UPDATE、DELETE和SELECT FOR UPDATE语句都会隐式采用必要的行锁定。下面我们介绍一下ORACLE数据库常用的5种锁定:
 行共享锁定:一般通过SELECT FOR UPDATE语句隐式获得行共享锁定,在Oracle中你也可以通过LOCK TABLE IN ROW SHARE MODE语句显式获得行共享锁定。行共享锁定并不防止对数据行进行更改的操作,但是可以防止其它会话获取独占性数据表锁定。允许进行多个并发的行共享和行独占性锁定,还允许进行数据表的共享或者采用共享行独占锁定;
 行独占锁定:通过一条INSERT、UPDATE或DELETE语句隐式获取,或者通过一条LOCK TABLE IN ROW EXCLUSIVE MODE语句显式获取。这个锁定可以防止其它会话获取一个共享锁定、共享行独占锁定或独占锁定;
 表共享锁定:通过LOCK TABLE IN SHARE MODE语句显式获得。这种锁定可以防止其它会话获取行独占锁定(INSERT、UPDATE或DELETE),或者防止其它表共享行独占锁定或表独占锁定,它允许在表中拥有多个行共享和表共享锁定。该锁定可以让会话具有对表事务级一致性访问,因为其它会话在你提交或者回溯该事务并释放对该表的锁定之前不能更改这个被锁定的表;
 表共享行独占:通过LOCK TABLE IN SHARE ROW EXCLUSIVE MODE语句显式获得。这种锁定可以防止其它会话获取一个表共享、行独占或者表独占锁定,它允许其它行共享锁定。这种锁定类似于表共享锁定,只是一次只能对一个表放置一个表共享行独占锁定。如果A会话拥有该锁定,则B会话可以执行SELECT FOR UPDATE操作,但如果B会话试图更新选择的行,则需要等待;
 表独占:通过LOCK TABLE IN EXCLUSIVE MODE显式获得。这个锁定防止其它会话对该表的任何其它锁定。

事务隔离级别
    尽管数据库为用户提供了锁的DML操作方式,但直接使用锁管理是非常麻烦的,因此数据库为用户提供了自动锁机制。只要用户指定会话的事务隔离级别,数据库就会分析事务中的SQL语句,然后自动为事务操作的数据资源添加上适合的锁。此外数据库还会维护这些锁,当一个资源上的锁数目太多时,自动进行锁升级以提高系统的运行性能,而这一过程对用户来说完全是透明的。
    ANSI/ISO SQL 92标准定义了4个等级的事务隔离级别,在相同数据环境下,使用相同的输入,执行相同的工作,根据不同的隔离级别,可以导致不同的结果。不同事务隔离级别能够解决的数据并发问题的能力是不同的。
        表 1 事务隔离级别对并发问题的解决情况 
隔离级别
脏读
不可
重复读
幻象读
第一类丢失更新
第二类丢失更新
READ UNCOMMITED
允许
允许
允许
不允许
允许
READ COMMITTED
不允许
允许
允许
不允许
允许
REPEATABLE READ
不允许
不允许
允许
不允许
不允许
SERIALIZABLE
不允许
不允许
不允许
不允许
不允许

    事务的隔离级别和数据库并发性是对立的,两者此增彼长。一般来说,使用READ UNCOMMITED隔离级别的数据库拥有最高的并发性和吞吐量,而使用SERIALIZABLE隔离级别的数据库并发性最低。

    SQL 92定义READ UNCOMMITED主要是为了提供非阻塞读的能力,Oracle虽然也支持READ UNCOMMITED,但它不支持脏读,因为Oracle使用多版本机制彻底解决了在非阻塞读时读到脏数据的问题并保证读的一致性,所以,Oracle的READ COMMITTED隔离级别就已经满足了SQL 92标准的REPEATABLE READ隔离级别。

    SQL 92推荐使用REPEATABLE READ以保证数据的读一致性,不过用户可以根据应用的需要选择适合的隔离等级。

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