各种锁

• 活锁

 

T1 T2 T3 T4 lock R . . . . lock R . . . 等待 lock R . unlock 等待 . lock R . 等待 lock R 等待 . 等待 . 等待 . 等待 Unlock 等待 . 等待 . lock R . 等待 . .

如果事务T1封锁了数据R，事务T2又请求R，于是T2等待，T3、T4也请求，当T1释放之后，给完T3给T4，永远不会给T2，这就会出现活锁。

避免活锁的简单方法是采用先来服务的策略。当多个事务请求封锁同一对象时，封锁子系统按请求封锁的先后次序对事务排队，数据对象上的锁一旦释放就批准申请队列中第一个事务获得锁。

• 死锁

 

T1	T2
lock R1	.
.	lock R2
.	.
lock R2	.
等待	.
等待	lock R1
等待	等待
等待	等待
.	.

1. 死锁产生的必要条件
   1. 互斥条件：指进程对所分配到的资源进行排它性使用，即在一段时间内某资源只由一个进程占用。如果此时还有其它进程请求资源，则请求者只能等待，直至占有资源的进程用毕释放。
   2. 请求和保持条件：指进程已经保持至少一个资源，但又提出了新的资源请求，而该资源已被其它进程占有，此时请求进程阻塞，但又对自己已获得的其它资源保持不放。
   3. 不剥夺条件：指进程已获得的资源，在未使用完之前，不能被剥夺，只能在使用完时由自己释放。
   4. 环路等待条件：指在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链，即进程集合{P0，P1，P2，···,Pn}中的P0正在等待一个P1占用的资源；P1正在等待P2占用的资源，……，Pn正在等待已被P0占用的资源。
2. 死锁的预防  只要破坏4个条件中的任何一个，就能预防死锁
   1. 对它所必须使用的而且属于同一类的所有资源，必须一次申请完；
   2. 在申请不同类资源时，必须按各类设备的编号依次申请。例如：进程PA，使用资源的顺序是R1，R2； 进程PB，使用资源的顺序是R2，R1；若采用动态分配有可能形成环路条件，造成死锁。 　　采用有序资源分配法：R1的编号为1，R2的编号为2； 　　PA：申请次序应是：R1，R2 　　PB：申请次序应是：R1，R2 　　这样就破坏了环路条件，避免了死锁的发生
3. 由于数据库中数据是不断变化的，而且非常多，所以操作系统中死锁的预防不适合数据库。数据库更多的是使用诊断并解除死锁的方法。

• 悲观锁

正如其名，它指的是对数据被外界（包括本系统当前的其他事务，以及来自外部系统的事务处理）修改持保守态度，因此，在整个数据处理过程中，将数据处于锁定状态。悲观锁的实现，往往依靠数据库提供的锁机制（也只有数据库层提供的锁机制才能真正保证数据访问的排他性，否则，即使在本系统中实现了加锁机制，也无法保证外部系 统不会修改数据）。

• 乐观锁

相对悲观锁而言，乐观锁机制采取了更加宽松的加锁机制。悲观锁大多数情况下依靠数据库的锁机制实现，以保证操作最大程度的独占性。但随之而来的就是数据库性能的大量开销，特别是对长事务而言，这样的开销往往无法承受。
而乐观锁机制在一定程度上解决了这个问题。乐观锁，大多是基于数据版本（ Version ）记录机制实现。何谓数据版本？即为数据增加一个版本标识，在基于数据库表的版本解决方案中，一般是通过为数据库表增加一个 “version” 字段来实现。读取出数据时，将此版本号一同读出，之后更新时，对此版本号加一。此时，将提交数据的版本数据与数据库表对应记录的当前版本信息进行比对，如果提交的数据版本号大于数据库表当前版本号，则予以更新，否则认为是过期数据。

• 两段锁协议

所谓两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁：

1. 在对任何数据进行读、写操作之前，首先要申请并获得对该数据的封锁

　　2. 在释放一个封锁之后，事务不再申请和获得任何其他封锁。

　　所谓“两段”锁的含义是，事务分为两个阶段，第一阶段是获得封锁，也称为扩展阶段。在这阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放任何锁。第二阶段是释放封锁，也称为收缩阶段。在这阶段，事务可以释放任何数据项上的任何类型的锁，但是不能再申请任何锁。

　　例如事务T1遵守两段锁协议，其封锁序列是：(如右)

　　又如事务T2不遵守两段锁协议，其封锁序列是：

　　Slock A … Unlock A … Slock B … Xlock C … Unlock C … Unlock B；

　　可以证明，若并发执行的所有事务均遵守两段锁协议，则对这些事务的任何并发调度策略都是可串行化的。

　　另外要注意两段锁协议和防止死锁的一次封锁法的异同之处。一次封锁法要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行，因此一次封锁法遵守两段锁协议；但是两段锁协议并不要求事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，因此遵守两段锁协议的事务可能发生死锁。