在这个“圣诞节”，或许你没有平安果，没有NPY，但你有《数据库原理与应用》可以复习啊！
上次谈了事务特性以及保证持久性的数据库恢复技术，这次谈保证隔离性的并发控制。
重点一览
破坏隔离性带来的数据不一致
三级封锁协议及效果
死锁的检测及解决
可串行化调度的判断与两段锁协议
多粒度封锁协议，意向锁及加锁顺序
锁的相容矩阵及巧记
并发控制及其必要性
破坏隔离性带来的数据不一致
丢失修改：T1修改数据后，数据又被T2修改成其他值。
读脏数据：T1读取T2修改后的数据后，T2触发回滚，数据恢复未修改前的状态。
不可重复读：T1读取数据后
T2修改此数据，T1再次读取数据，但和第一次读取的数据已不一致。
T2增加或删除数据，T1再次读取数据，读取数据不一致（幻影现象）
并发控制
用正确的方式调度并发操作，使一个事务的执行不受其他事务的干扰，避免造成数据的不一致。
封锁和封锁协议
锁
事务在对数据对象进行操作之前，先向操作系统申请对该对象加锁。加锁后其他事务在操作该对象时会受到限制。
根据受到的限制不同，最基础的锁分为两类：共享锁和排他锁。
共享锁（读锁，S）：已加S锁的对象只能再加S锁。
排它锁（写锁，X）：已加X锁的对象不能再加任何锁。
封锁协议
有了锁，我们就要考虑：
加什么锁
何时加锁，何时释放
规定这些内容的规则被称为封锁协议。常用的封锁协议是三级封锁协议。
三级封锁协议
一级封锁协议：事务在修改数据之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。
二级封锁协议：一级封锁协议 + 事务在读取数据前必须先加S锁，读完后即可释放S锁
三级封锁协议：一级封锁协议 + 事务在读取数据之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放
三级封锁协议的异同及效果对比见下表：
活锁与死锁
封锁技术可以有效地解决并行操作的一致性问题，但也带来一些新的问题，导致事务长期等待无法运行。
概念
活锁：某个事务请求封锁，但一直被其他事务插队，解决方法是先到先服务
死锁：两个以上的事务分别请求封锁对方已经封锁的数据
死锁的预防
一次封锁法
一次封锁所有要使用的数据，否则不继续执行
缺点：降低并发度：难以事先确定要使用的数据
顺序封锁法
预先对数据对象规定封锁顺序，所有事务按顺序封锁
维护成本高，难于实现
死锁的诊断与解除
思路：允许发生死锁，由DBMS定期检测并解除
检测方法：
以运行中的事务为结点，等待关系为有向边，构建有向图（事务等待图）
并发控制子系统周期性检查回路，存在回路则认为发生死锁
若一个事务的等待时间超出预设时限，就认为发生死锁
实现简单
可能发生误判；合理预设时限难度较大
超时法：
等待图法
消除方法：回滚策略
事务开始时，赋予每个事务唯一的时标
当一个事务对其他事务封锁的数据请求时，新事务退回，等待重试
事务退回重试后，时标保持不变
并发调度的可串行化
可串行化的调度策略
多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与某一次序串行地执行它们时的结果相同。称这种调度为可串行化调度。
可串行性
一个给定的并发调度，当且仅当它是可串行化的，才认为是正确调度。
这是并发事务正确调度的准则。
可串行化调度判断
对一个并发调度，若在保证冲突操作次序不变的情况下，通过交换两个事务不冲突操作的次序，可获得一个串行调度。则称该并发调度为冲突可串行化调度。
两个事务不冲突的操作：
不同事务对同一数据的读读操作
不同事务对不同数据的任意操作
可串行化调度保障——两段锁协议
读写前加锁（扩张阶段）
释放锁后不能再申请锁（收缩阶段）
注意
可串行化调度的判断方法和两段锁协议内容都是充分而非必要条件，可能有 不符合以上规则但仍具有可串行性的调度。最终还是要看并发调度的结果是否与某一串行调度的结果相同。
两段锁不能预防死锁
多粒度封锁
封锁粒度
封锁粒度指封锁目标的大小。
封锁粒度大，则并行度低，效率低，但开销小；封锁粒度小，并行度和效率都高，但系统开销大。
多粒度封锁
DBMS同时支持多种封锁粒度，供不同事务选择。
不同封锁粒度以树的形式组织，称为多粒度树。根节点是整个数据库。
多粒度封锁协议允许多粒度树的每个节点被独立地加锁。对一个结点加锁，意味着其所有后裔结点加了同样的锁。
多粒度封锁的实现
封锁的两种方式
显式封锁：直接在本结点加锁
隐式封锁：本结点没有直接加锁，但在上层加了锁
冲突检查：
由于新出现隐式封锁，新加锁时需要考虑：
这么多检查，尤其是第三个，下层结点何其多，烦死了好伐！
所以出现了一种新型锁——意向锁，可以考虑检查冲突3。
是否与本结点已有显式封锁冲突
是否与本结点已有隐式封锁冲突
新加锁对下层结点的隐式封锁是否与其已有显式封锁冲突
意向锁——免于逐个检查下层结点的显式封锁
如果对一个结点加意向锁，说明正在对其下层结点加锁；要想对结点加锁，必须对其上层结点加意向锁。（充分必要）
意向锁分类：
SIX锁：S+IX锁，表示将对整个表进行读取，同时对部分子结点做修改。
IX锁：将对下层结点加X锁
IS锁：将对下层结点加S锁
处理顺序：在多粒度树上，从上而下申请，从下而上释放（与两段锁协议神似）。
锁的相容矩阵
内容
一种速记
相容矩阵对称，记一半即可（废话）
先找X锁，X锁和所有锁冲突
再找IS锁，和X锁之外的的锁都相容
再找SIX锁，和除X和IS之外的锁都冲突
IX,S锁自相容
S与IX锁冲突
（穷途末路，无奈之举，建议理解原理）
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