Oracle 面试宝典-锁篇
请问Oracle数据库锁的作用是什么？
多用户系统并发访问并修改数据时，保护数据的一致性和完整性。
锁是一种机制，多个事务同时访问一个数据库对象时，该机制可以实现对并发的控制。
Oracle正是使用锁机制来实现系统的高并发，利用不同类型的排它锁或者共享锁来管理并发会话对数据的操作。数据库是一个多用户使用的共享资源。当多个用户并发地存取修改同一数据时，若对并发操作不加控制就可能会读取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性和完整性。Oracle数据库通过其锁机制在事务之间提供数据并发性、一致性和完整性。锁定是自动发生的，通常不需要用户操作。
请问Oracle锁存储在哪里？
在oracle数据库中，不存在真正意义上属于某个对象或数据的锁。oracle锁的信息是数据块的一个物理属性，而不是逻辑上属于某个表或某个行。Oracle的锁机制是一种轻量级的锁定机制，不是通过构建锁列表来进行数据的锁定管理，而是直接将锁作为数据块的属性，存储在数据块首部。在 Oracle 数据库中，它并不是对某个表加上锁或者某几行加上锁， 锁是以数据块的一个属性存在的。也就是说， 每个数据块本身就存储着自己数据块中数据的信息，这个地方叫 ITL（ Interested Transaction List）， 凡是在这个数据块上有活动的事务，它的信息就会记录在这里面供后续的操作查询，一保证事务的一致性。
请问Oracle锁有哪些类别？分别介绍下？
一：根据获取锁的方式，锁分为以下两种
排它锁（Exclusive Locks，即X锁）和共享锁（Share Locks，即S锁）。
1.1 排它锁：事务设置排它锁后，该事务单独获得此资源，另一事务不能在此事务提交之前获得相同对象的共享锁或排它锁。
可以理解为写锁，这种锁是防止资源的共享，用于修改数据。如果一个事物给某个数据加了排它锁，其它事物就不能对它再加任何锁，直到事物完结，排它锁释放。
1.2 共享锁：共享锁使一个事务对特定数据库资源进行共享访问，另一事务也可对此资源进行访问或获得相同共享锁。共享锁为事务提供高并发性，容易造成死锁和数据更新丢失。
可以理解为读锁，加了共享锁的数据，只能共享读，不能再给它加排它锁进行写的操作。
二：根据系统并发情况，锁分为以下两种
悲观锁和乐观锁。
2.1悲观锁：
所谓的悲观锁：顾名思义，就是很悲观，每次去修改数据的时候都认为别人也会去修改相同的书，所以每次修改数据的时候都会上锁。这样别人修改数据的时候就要等待直到锁的释放。以保证数据的一致性。
悲观锁有两种方式(从SQL语句的区别来看):
1. 执行select xxx for update操作时，数据会被锁定，只有执行comit或rollover才会释放
2. 执行select xxx for update nowait操作时，数据也会被锁定，其他人访问时或返回ORA-00054错误，内容是资源正忙，需要采取相应的业务措施进行处理。
2.2乐观锁：
所谓的乐观锁：就是很乐观，每次去修改数据的时候都认为别人不会去修改相同的数据，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据。
因此，需要在提交时保证数据一致性，如果不一致，则返回错误，由程序本身的逻辑进行处理。
乐观锁的实现主要有三种方式：
a. 通过比较提交前后的数据是否发生变化来判断是否存在数据冲突
b. 通过在表中增加版本戳列，来标示是否发生了变化
c. 通过比对表的时间戳来判断是否出现了版本变化
可以通过trigger或存储过程实现该乐观锁。
oracle在数据更新时通常时候的是乐观锁，任何一个以UPDATE...SET开始并且不是以SELECT...FOR UPDATE进行操作的命令就是一个乐观锁的例子。
悲观锁和乐观锁使用场景：
1. 如果系统并发量不大且不允许脏读，可以使用悲观锁解决并发问题。
2. 如果系统并发非常大的话，悲观锁会带来很大性能问题，所以一般采用乐观锁。
3. 如果系统读比较多，写比较少，也应该使用乐观锁，可以提高吞吐量
三：根据保护对象的不同，Oracle数据库锁可以分为以下几大类
(1) DML lock（data locks，数据锁）：用于保护数据的完整性；
(2) DDL lock（dictionary locks，字典锁）：用于保护数据库对象的结构（例如表、视图、索引的结构定义）；
(3) System Locks：保护内部数据库结构,例如Latches,mutexes,internal locks；
3.1 DML锁
DML锁(也称为数据锁)保证了多个用户并发访问的数据的完整性。
DML语句自动获取下列类型的锁:
3.1.1行锁(TX)
行级锁是粒度最细的DML锁，主要用来控制数据行的修改、删除操作。当对表中的某行数据进行修改时，需要对其加上行级排他锁，防止其他事物也对其进行修改，等数据修改完，事物提交时，自动释放。
3.1.2表锁(TM)
TM 锁用于确保在修改表的内容时，表的结构不会改变，例如防止在 DML 语句执行期间相关的表被移除。当用户对表执行 DDL 或 DML 操作时，将获取一个此表的表级锁。
当事务获得行锁后，此事务也将自动获得该行的表锁,以防止其它事务进行 DDL 语句影响记录行的更新。
TM 锁包括了 SS、 SX(RX)、 S、SRX(SSX)、 X 等多种模式，在数据库中用 0－6 来表示。不同的 SQL 操作产生不同类型的 TM 锁.
R是ROW行，S是SHARE共享，X是exclusive排他，独占锁的意思。
锁模式：0 锁描述：none
说明：没有锁,一般的SELECT，在表和行上都是0级锁
锁模式：1 锁描述：NULL
说明：Select有时会在v$locked_object出现。 其实起不了锁定的作用，他就是有一个通知的功能，根本阻止不了DDL，类似把执行计划中的对象通知对象所属的会话。
锁模式：2 锁描述：SS(Row-S)行级共享锁
说明：表结构共享锁，只跟X冲突，因为其他都是共享锁，RX,SRX虽然也有X,但是是行的X,表上还是共享的意思，2级锁在表级别和0-5级不冲突。
这个锁，也称为子共享表锁(SS)，表示持有表上锁的事务已经锁定了表中的行，并打算更新它们。行共享锁是表锁中限制最少的一种模式，它为表提供了最高程度的并发性。
相关操作：Select for update,Lock For Update,Lock Row Share
锁模式：3 锁描述：SX(Row-X)行级排他锁
说明：表结构共享锁+被操作的记录的排它锁（若有DML操作），这个锁，也称为subexclusive table lock (SX)，通常表示持有这个锁的事务已经更新了表行或发出了SELECT…for update。SX锁允许其他事务并发地查询、插入、更新、删除或锁定同一表中的行。因此，SX锁允许多个事务同时获得同一表的SX和子共享表锁。
相关操作：Insert, Update, Delete, Lock Row Exclusive
锁模式：4 锁描述：S(Share)共享锁
说明：表结构共享锁+所有记录共享锁（隐含），事务持有的共享表锁允许其他事务查询该表(SELECT…for update除外)，但仅当单个事务持有共享表锁时才允许更新。因为多个事务可能同时持有一个共享表锁，持有这个锁不足以确保一个事务可以修改表。
相关操作：Create Index, Lock Share
锁模式：5 锁描述：SRX(S/Row-X)共享行级排他锁
说明：表结构共享锁+所有记录排它锁（隐含），这个锁也称为share-subexclusive table lock (SSX)，比共享锁的限制更严格。一次只有一个事务可以获得给定表上的SSX锁。事务持有的SSX锁允许其他事务查询表(除了SELECT…for update)但不更新表。
相关操作：Lock Share Row Exclusive
锁模式：6 锁描述：X(Exclusive)排他锁
说明：表结构排它锁，这个锁是最严格的，禁止其他事务执行任何类型的DML语句或在表上放置任何类型的锁。
相关操作：Alter table, Drop table, Drop Index, Truncate table, Lock Exclusive
这几种模式看上去是不是感觉特别乱，不好理解，网上有一个通俗易懂的例子如下：
http://blog.itpub.net/30126024/viewspace-2156232/
参考Maclean的讲座，用一个珠宝店来做比喻说明：
珠宝店可以给大家免费参观，可以让你预定，可以试用后觉得好再买，可以把店都买下来。
第0类人，免费参观珠宝店的人
第1类人，免费参观珠宝店的老弱病残孕的客人
第2类人，预定了试用期，先买来几天，如果试用后觉得好再买
第3类人，直接到店里的目的就是立即购买
第4类人，把整个店的珠宝包下来，让别人参观，预定，但是不能买卖（这在ORACLE中叫只读锁，只允许别人读，也就是只允许第0，1，2类人来珠宝店，让别人只读方式的参观，不允许买卖，再来个第4类人，还是允许的，因为大家虽然都想包，但是大家的目的都是分享，而不是独占，所以是可以兼容的）
第5类人，它跟第4类人的区别只有一条，就是第5类人包下整个珠宝店后，另一个第5类人就不允许再包了(这在ORACLE中叫写锁定)，也就是第5类人是单通道的，你在珠宝店里只能找到1个第5类人，不可能找出第2个第5类人，但是第5类人把珠宝店包下来后，仍然可以让第0，1，2类人参观，但不允许买卖
第6类人，它把整个珠宝店盘下来，不允许任何人有目的的参观，只允许免费参观，它是独占的，只允许0,1类人参观，其他人都不允许
--以上第2类人预定的，所以第3类跟6类人不兼容
--以上第3类人是要买珠宝的，所以第3类跟4，5，6类人都不兼容。
3.2 DDL锁
当正在进行的DDL操作作用于或引用对象时，数据字典（DDL）锁保护模式对象的定义。
在DDL操作期间，只有修改或引用的单个架构对象才会被锁定。数据库从不锁定整个数据字典。
Oracle数据库代表任何需要DDL锁的DDL事务自动获取DDL锁。用户不能显式请求DDL锁。例如，如果用户创建了一个存储过程，那么Oracle数据库会自动为过程定义中引用的所有模式对象获取DDL锁。DDL锁防止在过程编译完成之前更改或删除这些对象。
3.2.1 DDL排他锁
排他DDL锁阻止其他会话获得DDL或DML锁。
大多数DDL操作需要对一个资源使用独占DDL锁，以防止对其他DDL操作的破坏干扰，这些操作可能修改或引用相同的模式对象。例如，当ALTER TABLE添加一个列时，DROP TABLE不允许删除一个表，反之亦然。
3.2.2 DDL共享锁
资源的共享DDL锁可以防止对冲突的DDL操作的破坏性干扰，但允许对类似的DDL操作进行数据并发。
这些锁会保护所引用对象的结构，使之不会被其他会话修改，但是允许修改数据。
例如，在运行CREATE PROCEDURE语句时，包含的事务为所有引用的表获取共享DDL锁。其他事务可以并发地创建引用相同表的过程，并获取相同表上的并发共享DDL锁，但是任何事务都不能获得任何引用表上的独占DDL锁。
共享DDL锁在DDL语句执行和自动提交期间有效。因此，持有共享DDL锁的事务可以保证引用的模式对象的定义在事务期间保持不变。
3.2.3 DDL可分解的解析锁
一个解析锁被称为一个可分解的解析锁，因为它不禁止任何DDL操作，并且可以被分解为允许冲突的DDL操作。
这些锁允许一个对象（如共享池中缓存的一个查询计划）向另外某个对象注册其依赖性。如果在被依赖的对象上执行DDL，Oracle会查看已经对该对象注册了依赖性的对象列表，并使这些对象无效。因此，这些锁是“可分解的”，它们不防止DDL出现。
3.3 系统锁
Oracle数据库使用各种类型的系统锁来保护内部数据库和内存结构。这些机制对于用户来说是透明的。
3.3.1 闩锁 Latches
闩锁是一种简单的低级序列化机制，用于协调对共享数据结构、对象和文件的多用户访问。
一般来说，latch由三种内存元素成：pid（进程id），内存地址和内存长度。Latch保证对共享数据结构的排它性访问，以此来保证内存结构的完整性不受到损坏。在多个会话同时修改或者检视（inspect）sga中同一个内存结构时，必须串行化访问以 保证sga中数据结构的完整性，latch 不会造成阻塞，是只会等待。当前一个进程释放latch后，如果其他多个进程同时请求的话，他们之间将出现竞争，没有一个入队机制，一旦前面进程释放锁定，后面的进程就蜂拥而上，没有先来后到的概念，并且这一切都发生的非常快，因为Latch的特点是快而短暂。
latch 争用多半要考虑系统及数据库自身设计问题，如绑定变量，热块及参数设置是否合理。
如多用户对主键的删除或者修改，是否有用户使用select… for update这样的语法，外键是否创建索引等。
闩锁保护共享内存资源在被多个进程访问时不受损坏。具体来说，锁存保护数据结构不受以下情况的影响：
•多个会话并发修改
•当被一个会话读取的同时被另一个会话修改
•当访问时释放重新分配内存
通常，在SGA中单个闩保护多个对象，例如，后台进程（例如DBWn和LGWR）从共享池（shared pool）分配内存创建数据结构，为了分配这些内存，这些进程用一个共享池闩来序列化访问，防止两个进程同时检查或修改共享池。内存被分配后，其它进程可能需要访问共享池，例如库缓存（library cache），用于解析，这时，进程闩只锁库缓存，不锁整个共享池。
与队列锁（如行锁）不同，闩不允许session排队。当一个闩锁可用时，发起请求的第一个session获取到闩。当一个进程在一个循环中重复地请求一个闩，叫做Latch spinning，而一个进程等待请求闩期间睡眠释放CPU，则叫做latch sleeping。
通常，一个Oracle进程在操作或查看一个数据结构时只获取闩极短的时间，例如，当处理一个雇员的薪水更新时，数据库可以获取和释放几千次锁。闩的实现依赖于操作系统，特别是对于怎么处理闩的等待。
闩的增加意味着并行度的减少，例如，过多的硬操作会竞争库缓存闩。V$LATCH视图包含了每种闩使用的统计信息，包括请求和等待每个闩锁的次数。
3.3.2 互斥锁 Mutexes
Mutex作为Latch的替代品，具有更快速获得，更小等优势。
获取一个mutex进需要大约30~35个指令， 而Latch则需要150~200个指令。一个mutex结构的大小大约为16 bytes，而在10.2版本中一个latch需要112个bytes，在更早的版本中是200个bytes。
互斥对象(互斥对象)是一种低级别的机制，它可以防止内存中的对象在被并发进程访问时老化或损坏。互斥锁类似于闩，但闩通常保护一组对象，而互斥锁保护单个对象。
互斥锁有几个好处:
•互斥锁可以减少争用。
因为一个闩保护多个对象，所以当多个进程试图同时访问这些对象时，它可能成为瓶颈。通过序列化对单个对象而不是组的访问，互斥锁减速了竞争。
•互斥锁消耗的内存比闩更少。
•在共享模式下，互斥锁允许多个会话并发引用。
3.3.3 内部锁 Internal Locks
内部锁是比闩和互斥锁更高级、更复杂的机制，可用于各种目的。
数据库使用以下类型的内部锁:
•字典缓存锁
这些锁的持续时间非常短，当字典缓存的条目被修改或使用时，它们保证被解析的语句不会看到不一致的对象定义。字典缓存锁可以是共享的，也可以是独占的。共享锁在解析完成时释放，而独占锁在DDL操作完成时释放。
•文件和日志管理锁
这些锁保护各种文件。例如，一种内部锁保护控制文件保证一次只有一个进程可以修改它。另一个锁协调在线重做日志文件的使用和归档。数据文件被锁定，以确保多个实例以共享模式挂载数据库，或一个实例以独占模式挂载数据库。因为文件锁和日志锁指示文件的状态，所以这些锁必须保持很长时间。
•表空间和撤销段锁
这些锁保护表空间和撤销段。例如，访问数据库的所有实例必须就表空间是联机还是脱机达成一致。undo段被锁定，保证只有一个数据库实例可以写入undo。
参考资料：
https://docs.oracle.com/en/database/oracle/oracle-database/20/cncpt/index.html
https://baijiahao.baidu.com/s?id=1633934567936531363&wfr=spider&for=pc
https://www.cnblogs.com/jiyuqi/p/3701716.html
https://www.cnblogs.com/yingsong/p/7645965.html
https://blog.csdn.net/zdp072/article/details/25008873
https://www.cnblogs.com/sopost/archive/2011/11/17/2253352.html
https://www.askmaclean.com/archives/understanding-oracle-mutex.html
http://blog.itpub.net/30126024/viewspace-2156232/?t=1537068073785
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