《數(shù)據(jù)庫原理及應(yīng)用-(SQLServer2008版)》-唐國良蔡中民-第12章

第12章事務(wù)處理、并發(fā)控制和游標(biāo)SQLServer是一個(gè)多任務(wù)多用戶的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在同一個(gè)時(shí)間內(nèi)可能有多個(gè)操作同時(shí)并發(fā)訪問數(shù)據(jù)庫。當(dāng)多用戶對(duì)數(shù)據(jù)庫并發(fā)訪問時(shí)，SQLServer使用鎖和事務(wù)的機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性。本章講解事務(wù)、鎖、并發(fā)控制等相關(guān)的知識(shí)。本章的學(xué)習(xí)目標(biāo)：理解并發(fā)、事務(wù)、鎖的根本概念掌握并發(fā)控制、加鎖、解鎖和事務(wù)操作12.1事務(wù)事務(wù)和存儲(chǔ)過程類似，由一系列T-SQL語句組成，是SQLServer系統(tǒng)的執(zhí)行單元。本節(jié)主要介紹SQLServer中事務(wù)的概念，以及事務(wù)的創(chuàng)立、使用。12.1.1事務(wù)概述事務(wù)由作為一個(gè)邏輯工作單元〔包〕執(zhí)行的單個(gè)sql語句或一組sql語句組成。事務(wù)是單個(gè)工作單元，通過事務(wù)可以將對(duì)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的多個(gè)操作合并為單個(gè)工作單元。如果某一事務(wù)成功，那么在該事務(wù)中進(jìn)行的所有數(shù)據(jù)修改均會(huì)提交，成為數(shù)據(jù)庫中的永久組成局部。如果事務(wù)遇到錯(cuò)誤且必須取消或回滾，那么所有數(shù)據(jù)修改均被去除，對(duì)數(shù)據(jù)庫的所有更新都回滾到其事務(wù)前的狀態(tài)。比方，我們?nèi)ャy行轉(zhuǎn)賬，操作可以分為下面兩個(gè)環(huán)節(jié)：(1)從第一個(gè)賬戶劃出款項(xiàng)。(2)將款項(xiàng)存入第二個(gè)賬戶。整個(gè)交易過程，可以看作是一個(gè)事務(wù)，成功那么全部成功，失敗那么需要全部撤消，這樣可以防止當(dāng)操作的中間環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時(shí)，產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的問題。數(shù)據(jù)庫事務(wù)是一個(gè)邏輯上的劃分，有的時(shí)候并不是很明顯，它可以是一個(gè)操作步驟，也可以是多個(gè)操作步驟。我們可以這樣理解數(shù)據(jù)庫事務(wù)：對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的一系列修改，在修改正程中，暫時(shí)不寫入數(shù)據(jù)庫，而是緩存起來，用戶在自己的終端可以預(yù)覽變化，直到全部修改完成，并經(jīng)過檢查確認(rèn)無誤后，一次性提交并寫入數(shù)據(jù)庫，在提交之前，必要的話所做的修改都可以取消。提交之后，就不能撤銷，提交成功后其它用戶才可以通過查詢?yōu)g覽數(shù)據(jù)的變化。以事務(wù)的方式對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問，有如下的優(yōu)點(diǎn)：把邏輯相關(guān)的操作分成了一個(gè)組；在數(shù)據(jù)永久改變前，可以預(yù)覽數(shù)據(jù)變化；能夠保證數(shù)據(jù)的讀一致性。12.1.2事務(wù)的特性事務(wù)是作為單個(gè)邏輯工作單元執(zhí)行的一系列操作。一個(gè)邏輯工作單元必須有四個(gè)屬性，即原子性、一致性、隔離性和持久性，簡稱ACID屬性，只有這樣才能成為一個(gè)事務(wù)。事務(wù)的特性如下：〔1〕原子性(Atomic)：指整個(gè)數(shù)據(jù)庫事務(wù)是不可分割的工作單位。事務(wù)中包括的諸操作要么都做，要么都不做〔2〕一致性(Consistency)：指數(shù)據(jù)庫事務(wù)不能破壞關(guān)系數(shù)據(jù)的完整性以及業(yè)務(wù)邏輯的一致性。事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果必須是使數(shù)據(jù)庫從一個(gè)一致性狀態(tài)變到另一個(gè)一致性狀態(tài)。一致性狀態(tài)：數(shù)據(jù)庫中只包含成功事務(wù)提交的結(jié)果不一致狀態(tài)：數(shù)據(jù)庫中包含失敗事務(wù)的結(jié)果〔3〕隔離性(Isolation)：指的是在并發(fā)環(huán)境中，當(dāng)不同的事務(wù)同時(shí)操作相同的數(shù)據(jù)時(shí)，每個(gè)事務(wù)都有各自的完整數(shù)據(jù)空間，一個(gè)事務(wù)內(nèi)部的操作及使用的數(shù)據(jù)對(duì)其它并發(fā)事務(wù)是隔離的，并發(fā)執(zhí)行的各個(gè)事務(wù)之間不能互相干擾?！?〕持久性(Durability)：指的是只要事務(wù)成功結(jié)束，它對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的更改就必須永久保存下來。接下來的其它操作或故障不應(yīng)該對(duì)其執(zhí)行結(jié)果有任何影響。事務(wù)的這種機(jī)制保證了一個(gè)事務(wù)或者提交后成功執(zhí)行，或者失敗回滾，二者必居其一，因此，事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的修改具有可恢復(fù)性，即當(dāng)事務(wù)失敗時(shí)，它對(duì)數(shù)據(jù)的修改都會(huì)恢復(fù)到該事務(wù)執(zhí)行前的狀態(tài)。而使用一般的批處理，那么有可能出現(xiàn)有的語句被執(zhí)行，而另一些語句沒有被執(zhí)行的情況，從而有可能造成數(shù)據(jù)不一致。數(shù)據(jù)庫采用日志來保證事務(wù)的原子性，一致性和持久性，日志記錄了事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的更新，如果某個(gè)事務(wù)在執(zhí)行過程中發(fā)生錯(cuò)誤，就可以根據(jù)日志，撤銷事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫已做的更改，使數(shù)據(jù)庫退回到執(zhí)行事務(wù)前的初始狀態(tài)。事務(wù)開始之后，事務(wù)所有的操作都陸續(xù)寫到事務(wù)日志中。這些任務(wù)操作在事務(wù)日志中記錄一個(gè)標(biāo)志，用于表示執(zhí)行了這種操作，當(dāng)取消這種事務(wù)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行這種操作的反操作，保證系統(tǒng)的一致性。系統(tǒng)自動(dòng)生成一個(gè)檢查點(diǎn)機(jī)制，這個(gè)檢查點(diǎn)周期地發(fā)生。檢查點(diǎn)的周期是系統(tǒng)根據(jù)用戶定義的時(shí)間間隔和系統(tǒng)活動(dòng)的頻度由系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出來的時(shí)間間隔。檢查點(diǎn)周期地檢查事務(wù)日志，如果在事務(wù)日志中，事務(wù)全部完成，那么檢查點(diǎn)將事務(wù)提交到數(shù)據(jù)庫中，并且在事務(wù)日志中做一個(gè)檢查點(diǎn)提交標(biāo)記。如果在事務(wù)日志中，事務(wù)沒有完成，那么檢查點(diǎn)將事務(wù)日志中的事務(wù)不提交到數(shù)據(jù)庫中，并且在事務(wù)日志中做一個(gè)檢查點(diǎn)未提交標(biāo)記。12.1.3指定和強(qiáng)制事務(wù)SQL程序員要負(fù)責(zé)啟動(dòng)和結(jié)束事務(wù)，同時(shí)強(qiáng)制保持?jǐn)?shù)據(jù)的邏輯一致性。程序員必須定義數(shù)據(jù)修改的順序，使數(shù)據(jù)相對(duì)于其組織的業(yè)務(wù)規(guī)那么保持一致。程序員將這些修改語句包括到一個(gè)事務(wù)中，使SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎能夠強(qiáng)制該事務(wù)的物理完整性。企業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)〔如數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例〕有責(zé)任提供一種機(jī)制，保證每個(gè)事務(wù)的物理完整性。數(shù)據(jù)庫引擎提供：〔1〕鎖定設(shè)備，使事務(wù)保持隔離；〔2〕記錄設(shè)備，保證事務(wù)的持久性。即使效勞器硬件、操作系統(tǒng)或數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例自身出現(xiàn)故障，該實(shí)例也可以在重新啟動(dòng)時(shí)使用事務(wù)日志，將所有未完成的事務(wù)自動(dòng)地回滾到系統(tǒng)出現(xiàn)故障的點(diǎn)；〔3〕事務(wù)管理特性，強(qiáng)制保持事務(wù)的原子性和一致性。事務(wù)啟動(dòng)之后，就必須成功完成，否那么數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例將撤消該事務(wù)啟動(dòng)之后對(duì)數(shù)據(jù)所做的所有修改。12.1.4控制事務(wù)應(yīng)用程序主要通過指定事務(wù)啟動(dòng)和結(jié)束的時(shí)間來控制事務(wù)。可以使用Transact-SQL語句或數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序編程接口(API)函數(shù)來指定這些時(shí)間。系統(tǒng)還必須能夠正確處理那些在事務(wù)完成之前便終止事務(wù)的錯(cuò)誤。默認(rèn)情況下，事務(wù)按連接級(jí)別進(jìn)行管理。在一個(gè)連接上啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)后，該事務(wù)結(jié)束之前，在該連接上執(zhí)行的所有Transact-SQL語句都是該事務(wù)的一局部。但是，在多個(gè)活動(dòng)的結(jié)果集(MultipleActiveResultSets，MARS)會(huì)話中，Transact-SQL顯式或隱式事務(wù)將變成批范圍的事務(wù)，這種事務(wù)按批處理級(jí)別進(jìn)行管理。當(dāng)批處理完成時(shí)，如果批范圍的事務(wù)還沒有提交或回滾，SQLServer將自動(dòng)回滾該事務(wù)。MARS使數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序允許應(yīng)用程序在單一連接中交錯(cuò)執(zhí)行多個(gè)請(qǐng)求，能在單個(gè)連接上保持多個(gè)活動(dòng)語句，具體而言，每個(gè)連接可以具有多個(gè)活動(dòng)的默認(rèn)結(jié)果集。應(yīng)用程序可以同時(shí)翻開多個(gè)默認(rèn)結(jié)果集，并且交錯(cuò)讀取它們。應(yīng)用程序可以在默認(rèn)結(jié)果集翻開的同時(shí)執(zhí)行如INSERT、UPDATE、DELETE和存儲(chǔ)過程調(diào)用等語句?！?〕啟動(dòng)事務(wù)使用API函數(shù)和Transact-SQL語句，可以在SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例中將事務(wù)作為顯式、自動(dòng)提交或隱式事務(wù)來啟動(dòng)。在MARS會(huì)話中，Transact-SQL顯式和隱式事務(wù)將變成批范圍的事務(wù)。根據(jù)運(yùn)行模式，SQLServer2008將事務(wù)分為４種類型：自動(dòng)提交事務(wù)、顯示事務(wù)、隱式事務(wù)和批處理級(jí)事務(wù)。顯式事務(wù)通過API函數(shù)或通過發(fā)出Transact-SQLBEGINTRANSACTION語句來顯式啟動(dòng)事務(wù)。自動(dòng)提交事務(wù)數(shù)據(jù)庫引擎的默認(rèn)模式。每個(gè)單獨(dú)的Transact-SQL語句都在其完成后提交。不必指定任何語句來控制事務(wù)。隱式事務(wù)通過API函數(shù)或Transact-SQLSETIMPLICIT_TRANSACTIONSON語句，將隱性事務(wù)模式設(shè)置為翻開。下一個(gè)語句自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)新事務(wù)。當(dāng)該事務(wù)完成時(shí)，下一個(gè)Transact-SQL語句又將啟動(dòng)一個(gè)新事務(wù)。批范圍的事務(wù)只適用于多個(gè)活動(dòng)的結(jié)果集(MARS)，在MARS會(huì)話中啟動(dòng)的Transact-SQL顯式或隱式事務(wù)將變成批范圍的事務(wù)。當(dāng)批處理完成時(shí)，如果批范圍的事務(wù)還沒有提交或回滾，SQLServer將自動(dòng)回滾該事務(wù)。事務(wù)模式按連接級(jí)別進(jìn)行管理。一個(gè)連接的事務(wù)模式發(fā)生變化對(duì)任何其它連接的事務(wù)模式?jīng)]有影響?！?〕結(jié)束事務(wù)使用COMMIT或ROLLBACK語句，或者通過API函數(shù)來結(jié)束事務(wù)。COMMIT如果事務(wù)成功，那么提交。COMMIT語句保證事務(wù)的所有修改在數(shù)據(jù)庫中都永久有效。COMMIT語句還釋放事務(wù)使用的資源〔例如，鎖〕。ROLLBACK如果事務(wù)中出現(xiàn)錯(cuò)誤，或用戶決定取消事務(wù)，那么回滾該事務(wù)。ROLLBACK語句通過將數(shù)據(jù)返回到它在事務(wù)開始時(shí)所處的狀態(tài)，來取消事務(wù)中的所有修改。ROLLBACK還釋放事務(wù)占用的資源。注意，在為支持多個(gè)活動(dòng)的結(jié)果集(MARS)而建立的連接中，只要還有待執(zhí)行的請(qǐng)求，就無法提交通過API函數(shù)啟動(dòng)的顯式事務(wù)。如果在未完成的操作還在運(yùn)行時(shí)嘗試提交此類事務(wù)，將導(dǎo)致出現(xiàn)錯(cuò)誤?！?〕指定事務(wù)邊界可以使用Transact-SQL語句或API函數(shù)和方法來確定數(shù)據(jù)庫引擎事務(wù)啟動(dòng)和結(jié)束的時(shí)間。方法一：使用“Transact-SQL語句”指定事務(wù)邊界可以使用BEGINTRANSACTION、COMMITTRANSACTION、COMMITWORK、ROLLBACKTRANSACTION、ROLLBACKWORK和SETIMPLICIT_TRANSACTIONS語句來描述事務(wù)。這些語句主要用于數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序和Transact-SQL腳本〔如使用osql命令提示實(shí)用工具運(yùn)行的腳本〕中。osql工具是一個(gè)MicrosoftWindows32命令提示符工具，可以使用它運(yùn)行Transact-SQL語句和腳本文件。方法二：使用“API函數(shù)和方法”指定事務(wù)邊界數(shù)據(jù)庫API〔如ODBC、OLEDB、ADO和.NETFrameworkSQLClient命名空間〕包含用于描述事務(wù)的函數(shù)或方法。這些是數(shù)據(jù)庫引擎應(yīng)用程序中用于控制事務(wù)的主要機(jī)制。每個(gè)事務(wù)都必須只由其中一種方法管理。在對(duì)同一事務(wù)使用兩種方法會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)不確定的結(jié)果。例如，不應(yīng)先使用ODBCAPI函數(shù)啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)，再使用Transact-SQLCOMMIT語句完成該事務(wù)。這樣將無法向SQLServerODBC驅(qū)動(dòng)程序通知已提交該事務(wù)。在這種情況下，應(yīng)使用ODBCSQLEndTran函數(shù)結(jié)束該事務(wù)。〔4〕事務(wù)處理過程中的錯(cuò)誤如果某個(gè)錯(cuò)誤使事務(wù)無法成功完成，SQLServer會(huì)自動(dòng)回滾該事務(wù)，并釋放該事務(wù)占用的所有資源。如果客戶端與數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例的網(wǎng)絡(luò)連接中斷了，那么當(dāng)網(wǎng)絡(luò)向?qū)嵗ㄖ撝袛嗪?，該連接的所有未完成事務(wù)均會(huì)被回滾。如果客戶端應(yīng)用程序失敗或客戶端計(jì)算機(jī)崩潰或重新啟動(dòng)，也會(huì)中斷連接，而且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)向數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例通知該中斷后，該實(shí)例會(huì)回滾所有未完成的連接。如果客戶端從該應(yīng)用程序注銷，所有未完成的事務(wù)也會(huì)被回滾。如果批中出現(xiàn)運(yùn)行時(shí)語句錯(cuò)誤〔如違反約束〕，那么數(shù)據(jù)庫引擎中的默認(rèn)行為是只回滾產(chǎn)生該錯(cuò)誤的語句?？梢允褂肧ETXACT_ABORT語句更改此行為。在執(zhí)行SETXACT_ABORTON語句后，任何運(yùn)行時(shí)語句錯(cuò)誤都將導(dǎo)致自動(dòng)回滾當(dāng)前事務(wù)。編譯錯(cuò)誤〔如語法錯(cuò)誤〕不受SETXACT_ABORT的影響。出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，糾正操作〔COMMIT或ROLLBACK〕應(yīng)包括在應(yīng)用程序代碼中。一種處理錯(cuò)誤〔包括那些事務(wù)中的錯(cuò)誤〕的有效工具是Transact-SQLTRY...CATCH構(gòu)造。12.1.5顯式事務(wù)顯式事務(wù)就是可以顯式地在其中定義事務(wù)的開始和結(jié)束的事務(wù)。DB-Library應(yīng)用程序和Transact-SQL腳本使用BEGINTRANSACTION、COMMITTRANSACTION、COMMITWORK、ROLLBACKTRANSACTION或ROLLBACKWORKTransact-SQL語句定義顯式事務(wù)?！?〕BEGINTRANSACTION標(biāo)記顯式連接事務(wù)的起始點(diǎn)?！?〕COMMITTRANSACTION或COMMITWORK如果沒有遇到錯(cuò)誤，可使用該語句成功地結(jié)束事務(wù)。該事務(wù)中的所有數(shù)據(jù)修改在數(shù)據(jù)庫中都將永久有效。事務(wù)占用的資源將被釋放。〔3〕ROLLBACKTRANSACTION或ROLLBACKWORK用來去除遇到錯(cuò)誤的事務(wù)。該事務(wù)修改的所有數(shù)據(jù)都返回到事務(wù)開始時(shí)的狀態(tài)。事務(wù)占用的資源將被釋放。還可以在OLEDB中使用顯式事務(wù)。調(diào)用ITransactionLocal::StartTransaction方法可啟動(dòng)事務(wù)。如果將fRetainin設(shè)置為FALSE，通過調(diào)用ITransaction::Commit或ITransaction::Abort方法結(jié)束事務(wù)時(shí)不會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)另一事務(wù)。在ADO中，對(duì)Connection對(duì)象使用BeginTrans方法可啟動(dòng)隱式事務(wù)。假設(shè)要結(jié)束該事務(wù)，可調(diào)用該Connection對(duì)象的CommitTrans或RollbackTrans方法。在ADO.NETSqlClient托管提供程序中，對(duì)SqlConnection對(duì)象使用BeginTransaction方法可以啟動(dòng)一個(gè)顯式事務(wù)。假設(shè)要結(jié)束事務(wù)，可以對(duì)SqlTransaction對(duì)象調(diào)用Commit()或Rollback()方法。ODBCAPI不支持顯式事務(wù)，只支持自動(dòng)提交和隱式事務(wù)。顯式事務(wù)模式持續(xù)的時(shí)間只限于該事務(wù)的持續(xù)期。當(dāng)事務(wù)結(jié)束時(shí)，連接將返回到啟動(dòng)顯式事務(wù)前所處的事務(wù)模式，或者是隱式模式，或者是自動(dòng)提交模式。注意，在多個(gè)活動(dòng)的結(jié)果集(MARS)會(huì)話中，通過Transact-SQLBEGINTRANSACTION語句啟動(dòng)的顯式事務(wù)將變成批范圍的事務(wù)。如果批范圍的事務(wù)在批處理完成時(shí)還沒有提交或回滾，SQLServer將自動(dòng)回滾該事務(wù)。12.1.5自動(dòng)提交事務(wù)自動(dòng)提交模式是SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎的默認(rèn)事務(wù)管理模式。每個(gè)Transact-SQL語句在完成時(shí)，都被提交或回滾。如果一個(gè)語句成功地完成，那么提交該語句；如果遇到錯(cuò)誤，那么回滾該語句。只要沒有顯式事務(wù)或隱性事務(wù)覆蓋自動(dòng)提交模式，與數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例的連接就以此默認(rèn)模式操作。自動(dòng)提交模式也是ADO、OLEDB、ODBC和DB庫的默認(rèn)模式。在BEGINTRANSACTION語句啟動(dòng)顯式事務(wù)或隱性事務(wù)設(shè)置為開啟之前，與數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例的連接一直以自動(dòng)提交模式操作。當(dāng)提交或回滾顯式事務(wù)或關(guān)閉隱性事務(wù)模式時(shí)，連接將返回到自動(dòng)提交模式。如果設(shè)置為ON，SETIMPLICIT_TRANSACTIONS會(huì)將連接設(shè)置為隱式事務(wù)模式。如果設(shè)置為OFF，那么使連接恢復(fù)為自動(dòng)提交事務(wù)模式。12.1.6隱式事務(wù)當(dāng)連接以隱性事務(wù)模式進(jìn)行操作時(shí)，SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例將在提交或回滾當(dāng)前事務(wù)后自動(dòng)啟動(dòng)新事務(wù)。無須描述事務(wù)的開始，只需提交或回滾每個(gè)事務(wù)。隱性事務(wù)模式生成連續(xù)的事務(wù)鏈。為連接將隱性事務(wù)模式設(shè)置為翻開之后，當(dāng)數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例首次執(zhí)行ALTERTABLE、INSERT、CREATE、OPEN、DELETE、REVOKE、DROP、SELECT、FETCH、TRUNCATETABLE、GRANT、UPDATE這些語句的任何一個(gè)時(shí)，都會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)。在發(fā)出COMMIT或ROLLBACK語句之前，該事務(wù)將一直保持有效。在第一個(gè)事務(wù)被提交或回滾之后，下次當(dāng)連接執(zhí)行以上任何語句時(shí)，數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例都將自動(dòng)啟動(dòng)一個(gè)新事務(wù)。該實(shí)例將不斷地生成隱性事務(wù)鏈，直到隱性事務(wù)模式關(guān)閉為止。隱性事務(wù)模式既可以使用Transact-SQLSET語句來設(shè)置，也可以通過數(shù)據(jù)庫API函數(shù)和方法來設(shè)置。注意，在多個(gè)活動(dòng)的結(jié)果集(MARS)會(huì)話中，Transact-SQL隱式事務(wù)將變成批范圍的事務(wù)。如果批范圍的事務(wù)在批處理完成時(shí)還沒有提交或回滾，SQLServer將自動(dòng)回滾該事務(wù)。SETIMPLICIT_TRANSACTIONS:將連接設(shè)置為隱式事務(wù)模式。語法:SETIMPLICIT_TRANSACTIONS{ON|OFF}說明：如果設(shè)置為ON，SETIMPLICIT_TRANSACTIONS將連接設(shè)置為隱式事務(wù)模式。如果設(shè)置為OFF，那么使連接恢復(fù)為自動(dòng)提交事務(wù)模式。如果連接處于隱式事務(wù)模式，并且當(dāng)前不在事務(wù)中，那么執(zhí)行表12-1任一語句如都可啟動(dòng)事務(wù)。表12-1語句關(guān)鍵字語句關(guān)鍵字ALTERTABLEFETCHREVOKECREATEGRANTSELECTDELETEINSERTTRUNCATETABLEDROPOPENUPDATE如果連接已經(jīng)在翻開的事務(wù)中，那么上述語句不會(huì)啟動(dòng)新事務(wù)。對(duì)于因?yàn)榇嗽O(shè)置為ON而自動(dòng)翻開的事務(wù)，用戶必須在該事務(wù)結(jié)束時(shí)將其顯式提交或回滾。否那么，當(dāng)用戶斷開連接時(shí)，事務(wù)及其包含的所有數(shù)據(jù)更改將被回滾。事務(wù)提交后，執(zhí)行上述任一語句即可啟動(dòng)一個(gè)新事務(wù)。隱式事務(wù)模式將始終生效，直到連接執(zhí)行SETIMPLICIT_TRANSACTIONSOFF語句使連接恢復(fù)為自動(dòng)提交模式。在自動(dòng)提交模式下，所有單個(gè)語句在成功完成時(shí)將被提交。進(jìn)行連接時(shí)，SQLServerNativeClientOLEDBProviderforSQLServer和SQLServerNativeClientODBC驅(qū)動(dòng)程序會(huì)自動(dòng)將IMPLICIT_TRANSACTIONS設(shè)置為OFF。對(duì)于與SQLClient托管提供程序的連接以及通過HTTP端點(diǎn)接收的SOAP請(qǐng)求，SETIMPLICIT_TRANSACTIONS默認(rèn)為OFF。如果SETANSI_DEFAULTS為ON，那么SETIMPLICIT_TRANSACTIONS也為ON。SETIMPLICIT_TRANSACTIONS的設(shè)置是在執(zhí)行或運(yùn)行時(shí)設(shè)置的，而不是在分析時(shí)設(shè)置的。12.1.7分布式事務(wù)〔數(shù)據(jù)庫引擎〕分布式事務(wù)跨越兩個(gè)或多個(gè)稱為資源管理器的效勞器。稱為事務(wù)管理器的效勞器組件必須在資源管理器之間協(xié)調(diào)事務(wù)管理。如果分布式事務(wù)由Microsoft分布式事務(wù)處理協(xié)調(diào)器(MSDTC)之類的事務(wù)管理器或其它支持OpenGroupXA分布式事務(wù)處理標(biāo)準(zhǔn)的事務(wù)管理器來協(xié)調(diào)，那么在這樣的分布式事務(wù)中，每個(gè)SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例都可以作為資源管理器來運(yùn)行?？缭絻蓚€(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫的單個(gè)數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例中的事務(wù)實(shí)際上是分布式事務(wù)。該實(shí)例對(duì)分布式事務(wù)進(jìn)行內(nèi)部管理；對(duì)于用戶而言，其操作就像本地事務(wù)一樣。對(duì)于應(yīng)用程序而言，管理分布式事務(wù)很像管理本地事務(wù)。當(dāng)事務(wù)結(jié)束時(shí)，應(yīng)用程序會(huì)請(qǐng)求提交或回滾事務(wù)。不同的是，分布式提交必須由事務(wù)管理器管理，以盡量防止出現(xiàn)因網(wǎng)絡(luò)故障而導(dǎo)致事務(wù)由某些資源管理器成功提交，但由另一些資源管理器回滾的情況。通過分兩個(gè)階段〔準(zhǔn)備階段和提交階段〕管理提交進(jìn)程可防止這種情況，這稱為兩階段提交(Two-PhaseCommit，2PC)。〔1〕準(zhǔn)備階段當(dāng)事務(wù)管理器收到提交請(qǐng)求時(shí)，它會(huì)向該事務(wù)涉及的所有資源管理器發(fā)送準(zhǔn)備命令。然后，每個(gè)資源管理器將盡力使該事務(wù)持久，并且所有保存該事務(wù)日志映像的緩沖區(qū)將被刷新到磁盤中。當(dāng)每個(gè)資源管理器完成準(zhǔn)備階段時(shí)，它會(huì)向事務(wù)管理器返回準(zhǔn)備成功或準(zhǔn)備失敗的消息?！?〕提交階段如果事務(wù)管理器從所有資源管理器收到準(zhǔn)備成功的消息，它將向每個(gè)資源管理器發(fā)送一個(gè)提交命令。然后，資源管理器就可以完成提交。如果所有資源管理器都報(bào)告提交成功，那么事務(wù)管理器就會(huì)向應(yīng)用程序發(fā)送一個(gè)成功通知。如果任一資源管理器報(bào)告準(zhǔn)備失敗，那么事務(wù)管理器將向每個(gè)資源管理器發(fā)送一個(gè)回滾命令，并向應(yīng)用程序說明提交失敗。數(shù)據(jù)庫引擎應(yīng)用程序可以通過Transact-SQL或數(shù)據(jù)庫API來管理分布式事務(wù)。12.1.8Transact-SQL事務(wù)處理語句SQLServer提供以下事務(wù)語句。〔1〕BEGINTRANSACTIONBEGINTRANSACTION:標(biāo)記一個(gè)顯式本地事務(wù)的起始點(diǎn)。BEGINTRANSACTION使@@TRANCOUNT按1遞增。〔2〕BEGINDISTRIBUTEDTRANSACTION:指定一個(gè)由Microsoft分布式事務(wù)處理協(xié)調(diào)器(MSDTC)管理的Transact-SQL分布式事務(wù)的起始?！?〕COMMITTRANSACTION:標(biāo)志一個(gè)成功的隱性事務(wù)或顯式事務(wù)的結(jié)束。如果@@TRANCOUNT為1，COMMITTRANSACTION使得自從事務(wù)開始以來所執(zhí)行的所有數(shù)據(jù)修改成為數(shù)據(jù)庫的永久局部，釋放事務(wù)所占用的資源，并將@@TRANCOUNT減少到0。如果@@TRANCOUNT大于1，那么COMMITTRANSACTION使@@TRANCOUNT按1遞減并且事務(wù)將保持活動(dòng)狀態(tài)?！?〕COMMITWORK:標(biāo)志事務(wù)的結(jié)束。此語句的功能與COMMITTRANSACTION相同，但COMMITTRANSACTION接受用戶定義的事務(wù)名稱?！?〕ROLLBACKTRANSACTION:將顯式事務(wù)或隱性事務(wù)回滾到事務(wù)的起點(diǎn)或事務(wù)內(nèi)的某個(gè)保存點(diǎn)?！?〕ROLLBACKWORK:將用戶定義的事務(wù)回滾到事務(wù)的起點(diǎn)。此語句的功能與ROLLBACKTRANSACTION相同，但ROLLBACKTRANSACTION接受用戶定義的事務(wù)名稱?！?〕SAVETRANSACTION:在事務(wù)內(nèi)設(shè)置保存點(diǎn)。系統(tǒng)內(nèi)置函數(shù)@@TRANCOUNT:返回在當(dāng)前連接上已發(fā)生的BEGINTRANSACTION語句的數(shù)目。@@TRANCOUNT有時(shí)也稱為全局變量。BEGINTRANSACTION語句將@@TRANCOUNT增加1。ROLLBACKTRANSACTION將@@TRANCOUNT遞減到0，但ROLLBACKTRANSACTIONsavepoint_name除外，它不影響@@TRANCOUNT。COMMITTRANSACTION或COMMITWORK將@@TRANCOUNT遞減1?！纠?2-1】事務(wù)的顯式開始和顯式回滾。在SQLServerManagementStudio的【標(biāo)準(zhǔn)】工具欄上，單擊【新建查詢】按鈕。此時(shí)將使用當(dāng)前連接翻開一個(gè)查詢編輯器窗口。輸入如下代碼，單擊【SQL編輯器】工具欄上的【執(zhí)行】按鈕，在【結(jié)果】/【消息】窗格中查看結(jié)果。USETempDB;/*使用TempDB作為當(dāng)前數(shù)據(jù)庫*/GO--TempDB數(shù)據(jù)庫中假設(shè)存在用戶創(chuàng)立的表TestTable，那么刪除之。IFOBJECT_ID(N'TempDB..TestTable',N'U')ISNOTNULL DROPTABLETestTable;GOCREATETABLETestTable([ID]int,[name]nchar(10))GODECLARE@TransactionNamevarchar(20);/*聲明局部變量*/set@TransactionName='Transaction1';/*局部變量賦初值*/PRINT@@TRANCOUNT/*向客戶端返回當(dāng)前連接上已發(fā)生的BEGINTRANSACTION語句數(shù)*/BEGINTRAN@TransactionName/*顯式開始事務(wù)*/ PRINT@@TRANCOUNT INSERTINTOTestTableVALUES(1,'David')/*插入記錄到表*/ INSERTINTOTestTableVALUES(2,'John')/*插入記錄到表*/ ROLLBACKTRAN@TransactionName/*顯式回滾事務(wù),取消插入操作，將表中數(shù)據(jù)恢復(fù)到初始狀態(tài)*/PRINT@@TRANCOUNTBEGINTRAN@TransactionName PRINT@@TRANCOUNT INSERTINTOTestTableVALUES(3,'Jone') INSERTINTOTestTableVALUES(4,'Rose') If@@error>0--如果系統(tǒng)出現(xiàn)意外 ROLLBACKTRAN@TransactionName--那么進(jìn)行回滾操作 Else COMMITTRAN@TransactionName/*顯式提交事務(wù)*/PRINT@@TRANCOUNTSELECT*FROMTestTable/*查詢表的所有記錄*/--Results--IDname--3Jone--4RoseDROPTABLETestTable/*刪除表*/【例12-2】為教師表插入一名教師的信息，如果正常運(yùn)行那么插入數(shù)據(jù)表中，反之那么回滾。此題注意學(xué)習(xí)SAVETRANSACTION語句。USETempDB;/*使用TempDB作為當(dāng)前數(shù)據(jù)庫*/GO--TempDB數(shù)據(jù)庫中假設(shè)存在用戶創(chuàng)立的表Teacher，那么刪除之。IFOBJECT_ID(N'TempDB..Teacher',N'U')ISNOTNULL DROPTABLETeacher;GOCREATETABLETeacher([ID]int,[name]nchar(10),[birthday]datetime,depatrmentnchar(4),salaryintnull)GOBegintransactionInsertintoteachervalues('101','王偉',1990-03-02,'計(jì)算機(jī)系',1000)Insertintoteachervalues('102','李紅',1900-08-08,'計(jì)算機(jī)系',1000)select*fromTeacher;updateteachersetsalary=salary+100--給每名教師的薪水加元Savetransactionsavepoint1Insertintoteachervalues('840','李強(qiáng)',1975-03-02,'計(jì)算機(jī)系',null)If@@error>0rollbacktransactionsavepoint1If@@error>0rollbacktransactionElsecommittransactionselect*fromTeacher;注意：savetransaction命令后面有一個(gè)名字，這就是在事務(wù)內(nèi)設(shè)置的保存點(diǎn)的名字，這樣在第一次回滾時(shí)，就可以回滾到這個(gè)存儲(chǔ)點(diǎn)，就是savepoint1，而不是回滾整個(gè)的事務(wù)。Insertintoteacher會(huì)被取消，但是事務(wù)本身仍然將繼續(xù)。也就是插入的教師信息將從事務(wù)中除去，數(shù)據(jù)表撤銷該教師信息的插入，但是給每名教師的薪水加100元的操作正常的被保存到數(shù)據(jù)庫之中；到了后一個(gè)回滾，由于沒有給出回滾到的保存點(diǎn)名字，rollbacktransaction將回滾到begintransaction前的狀態(tài)，即修改和插入操作都被撤銷，就像沒有發(fā)生任何事情一樣。4．如何編寫有效的事務(wù)事務(wù)的編寫是T-SQL編程過程中非常重要的操作，因此數(shù)據(jù)庫專家根據(jù)事務(wù)編程的特點(diǎn)，總結(jié)并歸納出以下幾個(gè)要點(diǎn)，以期到達(dá)編寫有效事務(wù)的目的：〔1〕不要在事務(wù)處理期間要求用戶輸入數(shù)據(jù)。〔2〕在事務(wù)啟動(dòng)之前，你必須要獲得所有需要的用戶輸入?！?〕在瀏覽數(shù)據(jù)的時(shí)候，盡量不要翻開事務(wù)。〔4〕在所有的數(shù)據(jù)檢索分析完畢之前，不應(yīng)該啟動(dòng)事務(wù)?！?〕事務(wù)的代碼編寫盡可能簡短?！?〕在知道了必須要進(jìn)行的修改之后，啟動(dòng)事務(wù)，執(zhí)行修改語句，然后立即提交或者回滾。〔7〕在事務(wù)中盡量使訪問的數(shù)據(jù)量最小化。〔8〕盡量減少鎖定數(shù)據(jù)表的行數(shù)，從而減少事務(wù)之間的競爭。12.1.9事務(wù)的分類根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)置分類根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)置來分類，SQLServer2008將事務(wù)分為兩種類型：系統(tǒng)提供的事務(wù)和用戶定義的事務(wù)，分別簡稱為系統(tǒng)事務(wù)和用戶定義事務(wù)。〔1〕系統(tǒng)事務(wù)系統(tǒng)提供的事務(wù)是指在執(zhí)行某些語句時(shí)，一條語句就是一個(gè)事務(wù)。但是要明確，一條語句的對(duì)象既可能是表中的一行數(shù)據(jù)，也可能是表中的多行數(shù)據(jù)，甚至是表中的全部數(shù)據(jù)。因此，只有一條語句構(gòu)成的事務(wù)也可能包含了多行數(shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)提供的事務(wù)語句如下：ALTERTABLE、CREATE、DELETE、DROP、FETCH、GRANT、INSERT、OPEN、REBOKE、SELECT、UPDATE、TRUNCATETABLE這些語句本身就構(gòu)成了一個(gè)事務(wù)?！纠?2-3】使用CREATETABLE創(chuàng)立一個(gè)表。CREATETABLEstudent(idCHAR(10),nameCHAR(6),sexCHAR(2))說明：這條語句本身就構(gòu)成了一個(gè)事務(wù)。這條語句由于沒有使用條件限制，那么這條語句就是創(chuàng)立包含3個(gè)列的表。要么創(chuàng)立全部成功，要么全部失敗?！?〕用戶定義事務(wù)在實(shí)際應(yīng)用中，大多數(shù)的事務(wù)處理采用了用戶定義的事務(wù)來處理。在開發(fā)應(yīng)用程序時(shí)，可以使用BEGINTRANSACTION語句來定義明確的用戶定義的事務(wù)。在使用用戶定義的事務(wù)時(shí)，一定要注意事務(wù)必須有明確的結(jié)束語句來結(jié)束。如果不使用明確的結(jié)束語句來結(jié)束，那么系統(tǒng)可能把從事務(wù)開始到用戶關(guān)閉連接之間的全部操作都作為一個(gè)事務(wù)來對(duì)待。事務(wù)的明確結(jié)束可以使用兩個(gè)語句中的一個(gè)：COMMIT語句和ROLLBACK語句。COMMIT語句是提交語句，將全部完成的語句明確地提交到數(shù)據(jù)庫中。ROLLBACK語句是取消語句，該語句將事務(wù)的操作全部取消，即表示事務(wù)操作失敗。還有一種特殊的用戶定義的事務(wù)，這就是分布式事務(wù)。例3的事務(wù)是在一個(gè)效勞器上的操作，其保證的數(shù)據(jù)完整性和一致性是指一個(gè)效勞器上的完整性和一致性。但是，如果一個(gè)比較復(fù)雜的環(huán)境，可能有多臺(tái)效勞器，那么要保證在多臺(tái)效勞器環(huán)境中事務(wù)的完整性和一致性，就必須定義一個(gè)分布式事務(wù)。在這個(gè)分布式事務(wù)中，所有的操作都可以涉及對(duì)多個(gè)效勞器的操作，當(dāng)這些操作都成功時(shí)，那么所有這些操作都提交到相應(yīng)效勞器的數(shù)據(jù)庫中，如果這些操作中有一個(gè)操作失敗，那么這個(gè)分布式事務(wù)中的全部操作都將被取消。12.2數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制數(shù)據(jù)庫是一個(gè)多用戶使用的共享資源。多個(gè)用戶或應(yīng)用程序可能同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)庫的同一數(shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行讀寫操作，這種現(xiàn)象稱為對(duì)數(shù)據(jù)庫的并發(fā)操作。當(dāng)多個(gè)用戶事務(wù)并發(fā)地存取某數(shù)據(jù)庫的同一數(shù)據(jù)時(shí)，假設(shè)對(duì)并發(fā)操作不加控制就可能會(huì)讀取和存儲(chǔ)不正確的數(shù)據(jù)，破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。12.1并發(fā)控制概述1、不同的多事務(wù)執(zhí)行方式多事務(wù)的執(zhí)行方式分為串行執(zhí)行方式、交叉并發(fā)方式、同時(shí)并發(fā)方式。如圖12-1所示。(1)事務(wù)串行執(zhí)行特點(diǎn)：每個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)事務(wù)運(yùn)行，其它事務(wù)必須等到這個(gè)事務(wù)結(jié)束以前方能運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：不能充分利用系統(tǒng)資源，不能發(fā)揮數(shù)據(jù)庫共享資源的特點(diǎn)。(2)交叉并發(fā)方式〔InterleavedConcurrency〕特點(diǎn)：在單處理機(jī)系統(tǒng)中，事務(wù)的并行執(zhí)行是這些并行事務(wù)的并行操作輪流交叉運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)：單處理機(jī)系統(tǒng)中的并行事務(wù)并沒有真正地并行運(yùn)行，但能夠減少處理機(jī)的空閑時(shí)間，提高系統(tǒng)的效率。圖12-1事務(wù)的串行執(zhí)行和交叉并行執(zhí)行示意圖(3)同時(shí)并發(fā)方式〔simultaneousconcurrency〕多處理機(jī)系統(tǒng)中，每個(gè)處理機(jī)可以運(yùn)行一個(gè)事務(wù)，多個(gè)處理機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)事務(wù)，實(shí)現(xiàn)多個(gè)事務(wù)真正的并行運(yùn)行；最理想的并發(fā)方式，但受制于硬件環(huán)境。12.2并發(fā)操作帶來的數(shù)據(jù)不一致性問題修改數(shù)據(jù)的用戶會(huì)影響同時(shí)讀取或修改相同數(shù)據(jù)的其他用戶。即這些用戶可以并發(fā)訪問數(shù)據(jù)。這里以庫存管理為例，說明如果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)沒有并發(fā)控制，對(duì)并發(fā)操作不加以限制，會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致性問題，這種問題共有3類：包括喪失更新、不可重復(fù)讀、讀“臟”數(shù)據(jù)。1.喪失更新當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)選擇同一行，然后基于最初選定的值更新該行時(shí)，會(huì)發(fā)生喪失更新問題。每個(gè)事務(wù)都不知道其他事務(wù)的存在。最后的更新將覆蓋由其他事務(wù)所做的更新，這將導(dǎo)致數(shù)據(jù)喪失。假設(shè)某產(chǎn)品庫存量為50，現(xiàn)在購入該產(chǎn)品100個(gè)，執(zhí)行入庫操作，庫存量加100；用掉40個(gè)，執(zhí)行出庫操作，庫存量減40。分別用T1和T2表示入庫和出庫操作任務(wù)。例如，同時(shí)發(fā)生入庫〔T1〕和出庫〔T2〕操作，這就形成并發(fā)操作。T1讀取庫存后，T2也讀取了同一個(gè)庫存；T1修改庫存，回寫更新后的值；T2修改庫存，也回寫更新后的值。此時(shí)庫存為T2回寫的值，T1對(duì)庫存的更新喪失。如表12-2所示T1和T2的并發(fā)操作執(zhí)行順序，發(fā)生了“喪失更新”錯(cuò)誤。表12-2發(fā)生喪失更新的過程順序任務(wù)操作庫存量１T1讀庫存量50２T2讀庫存量50３T1庫存量=50+100

４T2庫存量=50-40

５T1寫庫存量150６T2寫庫存量102.讀“臟數(shù)據(jù)”當(dāng)?shù)诙€(gè)事務(wù)選擇其他事務(wù)正在更新的行時(shí)，會(huì)發(fā)生未提交的依賴關(guān)系問題。第二個(gè)事務(wù)正在讀取的數(shù)據(jù)還沒有被提交并且可能由更新此行的事務(wù)所更改。當(dāng)T1和T2并發(fā)執(zhí)行時(shí)，在T1對(duì)數(shù)據(jù)庫更新的結(jié)果沒有提交之前，T2使用了T1的結(jié)果，而在T2操作之后T1又回滾，這時(shí)引起的錯(cuò)誤是T2讀取了T1的“臟數(shù)據(jù)”。表12-3所示的執(zhí)行過程就產(chǎn)生了這種錯(cuò)誤。表12-3T2使用T1的“臟數(shù)據(jù)”的過程順序任務(wù)操作庫存量１T1讀庫存量50２T1庫存量=50+100

３T1寫庫存量150４T2讀庫存量150５T2庫存量=150-40

６T1ROLLBACK50７T2寫庫存量1103.不可重復(fù)讀當(dāng)?shù)诙€(gè)事務(wù)屢次訪問同一行而且每次讀取不同的數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)發(fā)生不一致的分析問題。不一致的分析與未提交的依賴關(guān)系類似，因?yàn)槠渌聞?wù)也是正在更改第二個(gè)事務(wù)正在讀取的數(shù)據(jù)。但是，在不一致的分析中，第二個(gè)事務(wù)讀取的數(shù)據(jù)是由已進(jìn)行了更改的事務(wù)提交的。此外，不一致的分析涉及屢次〔兩次或更多〕讀取同一行，而且每次信息都被其他事務(wù)更改，因此我們稱之為“不可重復(fù)讀”。當(dāng)T1讀取數(shù)據(jù)A后，T2執(zhí)行了對(duì)A的更新，當(dāng)T1再次讀取數(shù)據(jù)A〔希望與第一次是相同的值〕時(shí)，得到的數(shù)據(jù)與前一次不同，這時(shí)引起的錯(cuò)誤稱為“不可重復(fù)讀”。表12-4所示的并發(fā)操作執(zhí)行過程，發(fā)生了“不可重復(fù)讀”錯(cuò)誤。并發(fā)操作之所以產(chǎn)生錯(cuò)誤，是因?yàn)槿蝿?wù)執(zhí)行期間相互干擾造成的。當(dāng)將任務(wù)定義成事務(wù)，事務(wù)具有的特性〔特別是隔離性〕得以保證時(shí)，就會(huì)防止上述錯(cuò)誤的發(fā)生。但是，如果只允許事務(wù)串行操作會(huì)降低系統(tǒng)的效率。所以，多數(shù)DBMS采用事務(wù)機(jī)制和封鎖機(jī)制進(jìn)行并發(fā)控制，既保證了數(shù)據(jù)的一致性，又保障了系統(tǒng)效率。表12-4T1對(duì)數(shù)據(jù)A“不可重復(fù)讀”的過程順序任務(wù)操作庫存量A入庫量B１T1讀A=50501002T1讀B=100

3T1求和=50+100

４T2讀B=10050

５T2B←B×4

６T2回寫B(tài)=40050400７T1讀A=5050

8T1讀B=400

9T1和=450（驗(yàn)算不對(duì)）

有三類不可重復(fù)讀：事務(wù)1讀取某一數(shù)據(jù)后：〔1〕事務(wù)2對(duì)其做了修改，當(dāng)事務(wù)1再次讀該數(shù)據(jù)時(shí)，得到與前一次不同的值?！?〕事務(wù)2刪除了其中局部記錄，當(dāng)事務(wù)1再次讀取數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)某些記錄神密地消失了?！?〕事務(wù)2插入了一些記錄，當(dāng)事務(wù)1再次按相同條件讀取數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)現(xiàn)多了一些記錄。后兩種不可重復(fù)讀有時(shí)也稱為幻影現(xiàn)象〔phantomrow〕或幻讀。分析以上三種錯(cuò)誤的原因，不難看出，上述三個(gè)操作序列違背了事務(wù)的四個(gè)特性。在產(chǎn)生并發(fā)操作時(shí)如何確保事務(wù)的特性不被破壞，防止上述錯(cuò)誤的發(fā)生？這就是并發(fā)控制要解決的問題。12.3封鎖機(jī)制12.3.1封鎖及鎖的類型封鎖機(jī)制是并發(fā)控制的主要手段。封鎖是使事務(wù)對(duì)它要操作的數(shù)據(jù)有一定的控制能力。封鎖具有3個(gè)環(huán)節(jié)：第一個(gè)環(huán)節(jié)是申請(qǐng)加鎖，即事務(wù)在操作前要對(duì)它欲使用的數(shù)據(jù)提出加鎖請(qǐng)求；第二個(gè)環(huán)節(jié)是獲得鎖，即當(dāng)條件成熟時(shí)，系統(tǒng)允許事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)加鎖，從而事務(wù)獲得數(shù)據(jù)的控制權(quán)；第三個(gè)環(huán)節(jié)是釋放鎖，即完成操作后事務(wù)放棄數(shù)據(jù)的控制權(quán)。為了到達(dá)封鎖的目的，在使用時(shí)事務(wù)應(yīng)選擇適宜的鎖，并要遵從一定的封鎖協(xié)議。根本的封鎖類型有兩種：排它鎖(ExclusiveLocks，簡稱X鎖)和共享鎖(ShareLocks，簡稱S鎖)。(1)排它鎖排它鎖也稱為獨(dú)占鎖或?qū)戞i。一旦事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上排它鎖(X鎖)，那么只允許T讀取和修改A，其它任何事務(wù)既不能讀取和修改A，也不能再對(duì)A加任何類型的鎖，直到T釋放A上的鎖為止。(2)共享鎖共享鎖又稱讀鎖。如果事務(wù)T對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象A加上共享鎖(S鎖)，其它事務(wù)對(duì)A只能再加S鎖，不能加X鎖，直到事務(wù)T釋放A上的S鎖為止。12.3.2封鎖協(xié)議簡單地對(duì)數(shù)據(jù)加X鎖和S鎖并不能保證數(shù)據(jù)庫的一致性。在對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖時(shí)，還需要約定一些規(guī)那么。例如，何時(shí)申請(qǐng)X鎖或S鎖、持鎖時(shí)間、何時(shí)釋放等。這些規(guī)那么稱為封鎖協(xié)議(LockingProtocol)。對(duì)封鎖方式規(guī)定不同的規(guī)那么，就形成了各種不同的封鎖協(xié)議。封鎖協(xié)議分三級(jí)，各級(jí)封鎖協(xié)議對(duì)并發(fā)操作帶來的喪失修改、不可重復(fù)讀取和讀“臟”數(shù)據(jù)等不一致問題，可以在不同程度上予以解決。(1)一級(jí)封鎖協(xié)議一級(jí)封鎖協(xié)議是：事務(wù)T在修改數(shù)據(jù)之前必須先對(duì)其加X鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放。根據(jù)該協(xié)議要求，將表12-1種的任務(wù)T1、T2作為事務(wù),用A表示庫存,重新執(zhí)行各操作的過程見表過程見表12-5。表12-5遵循一級(jí)封鎖協(xié)議的事務(wù)執(zhí)行過程順序T1T2庫存A的值1XlockA獲得

502讀A=50XlockA等待503A←A+100寫回A=150CommitUnlockA等待等待等待

1504

獲得XlockA讀A=150A←A-40回寫A=110CommitUlockA110可見，一級(jí)封鎖協(xié)議可有效地防止“喪失更新”，并能夠保證事務(wù)T的可恢復(fù)性。但是，由于一級(jí)封鎖沒有要求對(duì)讀數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，所以不能保證可重復(fù)讀和不讀“臟”數(shù)據(jù)。表12-6所示的操作過程遵從一級(jí)封鎖協(xié)議，但仍然發(fā)生了讀“臟”數(shù)據(jù)錯(cuò)誤。讀者可以用類似的操作實(shí)例，便會(huì)發(fā)現(xiàn)一級(jí)封鎖協(xié)議也不能防止不可重復(fù)讀的錯(cuò)誤。表12-6遵從一級(jí)封鎖協(xié)議發(fā)生的讀“臟”數(shù)據(jù)過程順序T1T2庫存A的值1XlockA獲得讀A=50A←A+100寫回A=150UlockA

501502

讀A=1501503ROLLBACK

50(2)二級(jí)封鎖協(xié)議二級(jí)封鎖協(xié)議是：事務(wù)T對(duì)要修改數(shù)據(jù)必須先加X鎖，直到事務(wù)結(jié)束才釋放X鎖；對(duì)要讀取的數(shù)據(jù)必須先加S鎖，讀完后即可釋放S鎖。二級(jí)封鎖協(xié)議不但能夠防止喪失修改，還可進(jìn)一步防止讀“臟”數(shù)據(jù)。但是由于二級(jí)封鎖協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)讀完后即可釋放S鎖，所以不能防止“不可重復(fù)讀”錯(cuò)誤。例如，表12-7所示的并發(fā)操作執(zhí)行過程，遵從二級(jí)封鎖協(xié)議，但發(fā)生了“不可重復(fù)讀”錯(cuò)誤。表12-7遵從二級(jí)封鎖協(xié)議發(fā)生的“不可重復(fù)讀”的過程順序T1T2A的值B的值1SlockA，B獲得讀A=50讀B=100UlockA，BXlockB等待等待等待獲得50150100

2求和＝150SlockA得到SlockB等待等待獲得讀B=100B←B×4回寫B(tài)=400CommitUlockB504003讀A＝50讀B=400和＝450（驗(yàn)算錯(cuò)誤）

50400(3)三級(jí)封鎖協(xié)議三級(jí)封鎖協(xié)議是事務(wù)T在讀取數(shù)據(jù)之前必須先對(duì)其加S鎖，在要修改數(shù)據(jù)之前必須先對(duì)其加X鎖，直到事務(wù)結(jié)束后才釋放所有鎖。由于三級(jí)封鎖協(xié)議強(qiáng)調(diào)即使事務(wù)讀完數(shù)據(jù)A之后也不釋放S鎖，從而使得別的事務(wù)無法更改數(shù)據(jù)A。三級(jí)封鎖協(xié)議不但防止了喪失修改和不讀“臟”數(shù)據(jù)，而且防止了不可重復(fù)讀。一、二、三級(jí)封鎖協(xié)議比照方表12-8所示。表12-8一、二、三級(jí)封鎖協(xié)議比照12.3.3封鎖出現(xiàn)的問題及解決方法和操作系統(tǒng)中一樣，事務(wù)使用封鎖機(jī)制后，可能會(huì)產(chǎn)生活鎖、死鎖等問題，DBMS必須妥善地解決這些問題，才能保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。1.活鎖如果事務(wù)T1封鎖了數(shù)據(jù)R，T2事務(wù)又請(qǐng)求封鎖R，于是T2等待。T3也請(qǐng)求封鎖R，當(dāng)T1釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)首先批準(zhǔn)了T3的要求，T2仍然等待。然后T4又請(qǐng)求封鎖R，當(dāng)T3釋放了R上的封鎖之后系統(tǒng)又批準(zhǔn)了T4的請(qǐng)求，……，T2有可能永遠(yuǎn)等待。這種在多個(gè)事務(wù)請(qǐng)求對(duì)同一數(shù)據(jù)封鎖時(shí)，使某一用戶總是處于等待的狀況稱為活鎖。如圖12-2所示。圖12-2活鎖示意圖解決活鎖問題的方法是采用先來先效勞的策略。當(dāng)多個(gè)事務(wù)請(qǐng)求封鎖同一數(shù)據(jù)對(duì)象時(shí)，封鎖子系統(tǒng)按請(qǐng)求封鎖的先后次序?qū)κ聞?wù)排隊(duì)，數(shù)據(jù)對(duì)象上的鎖一旦釋放就批準(zhǔn)申請(qǐng)隊(duì)列中第1個(gè)事務(wù)獲得鎖。2.死鎖在兩個(gè)或多個(gè)任務(wù)中，如果每個(gè)任務(wù)鎖定了其他任務(wù)試圖鎖定的資源，此時(shí)會(huì)造成這些任務(wù)永久阻塞，從而出現(xiàn)死鎖。圖12-3清楚地顯示了死鎖狀態(tài)，其中：圖12-3死鎖示意圖任務(wù)T1具有資源A的鎖〔通過從A指向T1的箭頭指示〕，并請(qǐng)求資源B的鎖〔通過從T1指向B的箭頭指示〕。任務(wù)T2具有資源B的鎖〔通過從B指向T2的箭頭指示〕，并請(qǐng)求資源A的鎖〔通過從T2指向A的箭頭指示〕。因?yàn)檫@兩個(gè)任務(wù)都需要有資源可用才能繼續(xù)，而這兩個(gè)資源又必須等到其中一個(gè)任務(wù)繼續(xù)才會(huì)釋放出來，所以陷入了死鎖狀態(tài)。下面再從表12-9的執(zhí)行序列上來進(jìn)一步分析死鎖的發(fā)生。表12-9死鎖T1T2XlockA....XlockB..XlockB.等待XlockA等待等待等待等待..表12-中，事務(wù)T1和T2都需要數(shù)據(jù)A和B，操作時(shí)Tl封鎖了數(shù)據(jù)A，T2封鎖了數(shù)據(jù)B；然后T1又請(qǐng)求封鎖B，T2又請(qǐng)求封鎖A；因T2已封鎖了B，故T1等待T2釋放B上的鎖。同理，因T1已封鎖了A，故T2等待T1釋放A上的鎖。由于Tl和T2都沒有獲得全部需要的數(shù)據(jù)，所以它們不會(huì)結(jié)束，只能繼續(xù)等待。這種多事務(wù)交錯(cuò)等待的僵持局面就造成了死鎖的發(fā)生。12.3.4死鎖的預(yù)防和解除一般來講，死鎖是不可防止的。數(shù)據(jù)庫中解決死鎖問題主要有兩類方法：一類方法是采用一定措施來預(yù)防死鎖的發(fā)生；另一類方法是允許發(fā)生死鎖，然后采用一定手段定期診斷系統(tǒng)中有無死鎖，假設(shè)有那么解除之。1.死鎖的預(yù)防在數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，產(chǎn)生死鎖的原因是兩個(gè)或多個(gè)事務(wù)都已封鎖了一些數(shù)據(jù)對(duì)象，然后又都請(qǐng)求對(duì)已為其他事務(wù)封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象加鎖，從而出現(xiàn)死鎖等待。防止死鎖的發(fā)生其實(shí)就是要破壞產(chǎn)生死鎖的條件。預(yù)防死鎖通常有兩種方法。(1)一次封鎖法一次封鎖法要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否那么就不能繼續(xù)執(zhí)行。例如，在上圖的例子中，如果事務(wù)T1將數(shù)據(jù)對(duì)象A和B一次加鎖，T1就可以執(zhí)行下去，而T2等待。T1執(zhí)行完后釋放A，B上的鎖，T2繼續(xù)執(zhí)行。這樣就不會(huì)發(fā)生死鎖。一次封鎖法雖然可以有效地防止死鎖的發(fā)生，但也存在問題。第一，一次就將以后要用到的全部數(shù)據(jù)加鎖，勢(shì)必?cái)U(kuò)大了封鎖的范圍，從而降低了系統(tǒng)的并發(fā)度。第二，數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)是不斷變化的，原來不要求封鎖的數(shù)據(jù)，在執(zhí)行過程中可能會(huì)變成封鎖對(duì)象，所以很難實(shí)現(xiàn)精確地確定每個(gè)事務(wù)所要封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象，只能采取擴(kuò)大封鎖范圍，將事務(wù)在執(zhí)行過程中可能要封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象全部加鎖，這就進(jìn)一步降低了并發(fā)度。(2)順序封鎖法順序封鎖法是預(yù)先對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)象規(guī)定一個(gè)封鎖順序，所有事務(wù)都按這個(gè)順序執(zhí)行封鎖。在上例中，我們規(guī)定封鎖順是A，B，T1和T2都按此順序封鎖，即T2也必須先封鎖A。當(dāng)T2請(qǐng)求A的封鎖時(shí)，由于T1已經(jīng)封鎖住A，T2就只能等待。T1釋放A，B上的鎖后，T2繼續(xù)運(yùn)行。這樣就不會(huì)發(fā)生死鎖。順序封鎖法同樣可以有效地防止死鎖，但也同樣存在問題。第一，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可封鎖的數(shù)據(jù)對(duì)象及其眾多，并且隨數(shù)據(jù)的插入、刪除等操作而不斷地變化，要維護(hù)這樣極多而且變化的資源的封鎖順序非常困難，本錢很高。第二，事務(wù)的封鎖請(qǐng)求可以隨著事務(wù)的執(zhí)行而動(dòng)態(tài)地決定，很難事先確定每一個(gè)事務(wù)要封鎖哪些對(duì)象，因此也就很難按規(guī)定的順序取施加封鎖。例如，規(guī)定數(shù)據(jù)對(duì)象的封鎖順序?yàn)锳，B，C，D，E。事務(wù)T3起初要求封鎖數(shù)據(jù)對(duì)象B，C，E，但當(dāng)它封鎖B，C后，才發(fā)現(xiàn)還需要封鎖A，這樣就破壞了封鎖順序?？梢姡诓僮飨到y(tǒng)中廣為采用的預(yù)防死鎖的策略并不很適合數(shù)據(jù)庫的特點(diǎn)，因此DBMS在解決死鎖的問題上更普遍采用的是診斷并解除死鎖的方法。2.死鎖的診斷數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中診斷死鎖的方法與操作系統(tǒng)類似，一般使用超時(shí)法或事務(wù)等待圖法?！?〕超時(shí)法如果一個(gè)事務(wù)的等待時(shí)間超過了規(guī)定的時(shí)限，就認(rèn)為發(fā)生了死鎖。超時(shí)法實(shí)現(xiàn)簡單，但其缺乏也很明顯。一是有可能誤判死鎖，事務(wù)因?yàn)槠渌蚴沟却龝r(shí)間超過時(shí)限，系統(tǒng)會(huì)誤認(rèn)為發(fā)生了死鎖。二是時(shí)限假設(shè)設(shè)置得太長，死鎖發(fā)生后不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)?！?〕等待圖法事務(wù)等待圖是一個(gè)有向圖G＝〔T，U〕。T為結(jié)點(diǎn)的集合，每個(gè)結(jié)點(diǎn)表示正運(yùn)行的事務(wù)；U為邊的集合，每條邊表示事務(wù)等待的情況。假設(shè)T1等待T2，那么T1，T2之間劃一條有向邊，從T1指向T2。事務(wù)等待圖動(dòng)態(tài)地反映了所有事務(wù)的等待情況。并發(fā)控制子系統(tǒng)周期性地〔比方每隔1min〕檢測(cè)事務(wù)等待圖，如果發(fā)現(xiàn)圖中存在回路，那么表示系統(tǒng)中出現(xiàn)了死鎖。圖12-4事務(wù)等待圖圖12-4(a)中，事務(wù)T1等待T2，T2等待T1，產(chǎn)生了死鎖；圖12-4(b)中，事務(wù)T1等待T2，T2等待T3，T3等待T4，T4又等待T1，產(chǎn)生了死鎖；圖12-4(b)中，事務(wù)T3可能還等待T2，在大回路中又有小的回路。3.死鎖的解除DBMS的并發(fā)控制子系統(tǒng)一旦檢測(cè)到系統(tǒng)中存在死鎖，就要設(shè)法解除。通常采用的方法是選擇一個(gè)處理死鎖代價(jià)最小的事務(wù)，將其撤銷，釋放此事務(wù)持有的所有的鎖，使其他事務(wù)得以繼續(xù)運(yùn)行下去。當(dāng)然，對(duì)撤銷的事務(wù)所執(zhí)行的數(shù)據(jù)修改操作必須加以恢復(fù)。SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎自動(dòng)檢測(cè)SQLServer中的死鎖循環(huán)。數(shù)據(jù)庫引擎選擇一個(gè)會(huì)話作為死鎖犧牲品，然后終止當(dāng)前事務(wù)〔出現(xiàn)錯(cuò)誤〕來打斷死鎖。12.3.4封鎖的粒度封鎖粒度(Granularity)是指封鎖對(duì)象的大小。封鎖對(duì)象可以是邏輯單元，也可以是物理單元。以關(guān)系數(shù)據(jù)庫為例，封鎖對(duì)象可以是屬性值、屬性值的集合、元組、關(guān)系、直至整個(gè)數(shù)據(jù)庫；也可以是一些物理單元，例如頁(數(shù)據(jù)頁或索引項(xiàng))、塊等。封鎖粒度與系統(tǒng)的并發(fā)度和并發(fā)控制的開銷密切相關(guān)。封鎖的粒度越小，并發(fā)度越高，系統(tǒng)開銷也越大；封鎖的粒度越大，并發(fā)度越低，系統(tǒng)開銷也越小。一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)同時(shí)支持多種封鎖粒度供不同的事務(wù)選擇，這種封鎖方法稱為多粒度封鎖(MultipleGranularityLocking)。選擇封鎖粒度時(shí)應(yīng)該綜合考慮封鎖開銷和并發(fā)度兩個(gè)因素，選擇適當(dāng)?shù)姆怄i粒度以求得最優(yōu)的效果。通常，需要處理大量元組的事務(wù)可以以關(guān)系為封鎖粒度；需要處理多個(gè)關(guān)系的大量元組的事務(wù)可以以數(shù)據(jù)庫為封鎖粒度；而對(duì)于一個(gè)處理少量元組的用戶事務(wù)，以元組為封鎖粒度比較適宜。12.3.5并發(fā)調(diào)度的可串行性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)并發(fā)事務(wù)中并發(fā)操作的調(diào)度是隨機(jī)的，而不同的調(diào)度可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。哪個(gè)結(jié)果是正確的，哪個(gè)是不正確的？如果一個(gè)事務(wù)運(yùn)行過程中沒有其它事務(wù)同時(shí)運(yùn)行，也就是說它沒有受到其它事務(wù)的干擾，那么就可以認(rèn)為該事務(wù)的運(yùn)行結(jié)果是正常的或者預(yù)想的。因此將所有事務(wù)串行起來的調(diào)度策略一定是正確的調(diào)度策略。雖然以不同的順序串行執(zhí)行事務(wù)可能會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，但不會(huì)將數(shù)據(jù)庫置于不一致狀態(tài)，所以都是正確的。定義：多個(gè)事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行是正確的，當(dāng)且僅當(dāng)其結(jié)果與按某一次序串行地執(zhí)行它們時(shí)的結(jié)果相同，我們稱這種調(diào)度策略為可串行化〔Serializable〕的調(diào)度。可串行性〔Serializability〕是并發(fā)事務(wù)正確性的準(zhǔn)那么。按這個(gè)準(zhǔn)那么規(guī)定，一個(gè)給定的并發(fā)調(diào)度，當(dāng)且僅當(dāng)它是可串行化的，才認(rèn)為是正確調(diào)度。例如，現(xiàn)在有兩個(gè)事務(wù)，分別包含以下操作：事務(wù)T1：讀B；A=B+1；寫回A；事務(wù)T2：讀A；B=A+1；寫回B；假設(shè)A，B的初值均為2。按T1→T2次序執(zhí)行結(jié)果為A=3，B=4；按T2→T1次序執(zhí)行結(jié)果為B=3，A=4。圖12-5給出了對(duì)這兩個(gè)事務(wù)的三種不同的調(diào)度策略。圖12-5〔a〕和〔b〕為兩種不同的串行調(diào)度策略，雖然執(zhí)行結(jié)果不同，但它們都是正確的調(diào)度；圖12-5〔c〕產(chǎn)兩個(gè)事務(wù)是交錯(cuò)執(zhí)行的；由于其執(zhí)行結(jié)果與〔a〕，〔b〕的結(jié)果都不同，所以是錯(cuò)誤的調(diào)度；圖12-5〔d〕中兩個(gè)事務(wù)也是交錯(cuò)執(zhí)行的，其執(zhí)行結(jié)果與串行調(diào)度〔a〕執(zhí)行結(jié)果相同，所以是正確的調(diào)度。T1T2T1T2T1T2T1T2SlockBSlockASlockB

SlockB

Y=B=2X=A=3Y=B=2

Y=B=2

UnlockBUnlockA

SlockAUnlockB

XlockAXlockB

X=A=2XlockA

A=Y+1B=X+1UnlockB

SlockA寫回A(=3)寫回B(=4)

UnlockAA=Y+1等待UnlockAUnlockBXlockA

寫回A(=3)等待SlockASlockBA=Y+1

UnlockA等待X=A=3Y=B=2寫回A(=3)

X=A=3UnlockAUnlockB

XlockBUnlockAXlockBXlockA

B=X+1XlockBB=X+1A=Y+1

寫回B(=3)B=X+1寫回B(=4)寫回A(=3)UnlockA

寫回B(=4)UnlockBUnlockAUnlockBUnlockB(a)串行調(diào)度(b)串行調(diào)度(c)不可串行化的調(diào)度(d)可串行化的調(diào)度圖12-5并發(fā)事務(wù)的不同調(diào)度為了保證并發(fā)操作的正確性，DBMS的并發(fā)控制機(jī)制必須提供一定的手段來保證調(diào)度是可串行化的。從理論上講，在某一事務(wù)執(zhí)行時(shí)禁止其它事務(wù)執(zhí)行的調(diào)度策略一定是可串行化的調(diào)度，這也是最簡單的調(diào)度策略，但這種方法實(shí)際上是不可取的，這使用戶不能充分共享數(shù)據(jù)庫資源。目前DBMS普遍采用封鎖方法實(shí)現(xiàn)并發(fā)操作調(diào)度的可串行性，從而保證調(diào)度的正確性。兩段鎖〔Two-PhaseLocking，簡稱2PL〕協(xié)議就是保證并發(fā)調(diào)度可串行性的封鎖協(xié)議。除此之外還有其它一些方法，如時(shí)標(biāo)方法、樂觀方法等來保證調(diào)度的正確性。12.3.6兩段鎖協(xié)議1．兩段鎖協(xié)議所謂兩段鎖協(xié)議是指所有事務(wù)必須分兩個(gè)階段對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)加鎖和解鎖。第一階段是獲得封鎖，也稱為事務(wù)的擴(kuò)展階段。在這階段，事務(wù)在對(duì)任何數(shù)據(jù)進(jìn)行讀、寫操作之前，首先要申請(qǐng)并獲得對(duì)該數(shù)據(jù)的封鎖，事務(wù)可以申請(qǐng)獲得任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類型的鎖，但是不能釋放任何鎖。第二階段是釋放封鎖，也稱為事務(wù)的收縮階段。在這階段，事務(wù)可以釋放任何數(shù)據(jù)項(xiàng)上的任何類型的鎖，但是在釋放一個(gè)封鎖之后，事務(wù)不再申請(qǐng)和獲得任何其它封鎖。例如，事務(wù)1的封鎖序列是：SlockA...SlockB…XlockC…UnlockB…UnlockA…UnlockC;事務(wù)2的封鎖序列是：SlockA...UnlockA…SlockB…XlockC…UnlockC…UnlockB;那么事務(wù)1遵守兩段封鎖協(xié)議，而事務(wù)2不遵守兩段封鎖協(xié)議。可以證明，假設(shè)并發(fā)執(zhí)行的所有事務(wù)均遵守兩段鎖協(xié)議，那么對(duì)這些事務(wù)的任何并發(fā)調(diào)度策略都是可串行化的。需要說明的是，事務(wù)遵守兩段鎖協(xié)議是可串行化調(diào)度的充分條件，而不是必要條件。也就是說；假設(shè)并發(fā)事務(wù)都遵守兩段鎖協(xié)議，那么對(duì)這些事務(wù)的任何并發(fā)調(diào)度策略都是可串行化的：假設(shè)對(duì)并發(fā)事務(wù)的一個(gè)調(diào)度是可串行化的，不一定所有事務(wù)都符合兩段鎖協(xié)議。在圖12-6中，〔a〕和〔b〕都是可串行化的調(diào)度，但〔a〕中T1和T2都遵守兩段鎖協(xié)議，〔b〕中T1和T2不遵守兩段鎖協(xié)議。在圖12-6中，〔c〕不是可串行化的調(diào)度，〔c〕中的T1和T2也比遵守兩段鎖協(xié)議。又如圖12-5中〔d〕是可串行化的調(diào)度，但T1和T2也不遵守兩段鎖協(xié)議。另外要注意兩段鎖協(xié)議和防止死鎖的一次封鎖法的異同之處。一次封鎖法要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否那么就不能繼續(xù)執(zhí)行，因此一次封鎖法遵守兩段鎖協(xié)議；但是兩段鎖協(xié)議并不要求事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，因此遵守兩段鎖協(xié)議的事務(wù)可能發(fā)生死鎖，如圖12-7所示。T1T2T1T2T1T2SlockBSlockB讀B=2

讀B=2

SlockAY=B

Y=B

讀A=2XlockA

UnlockB

X=A

SlockAXlockA

UnlockA

等待

SlockASlockBA=Y+1等待

等待讀B=2寫回A=3等待A=Y+1等待Y=BXlockBUnlockA等待寫回A=3等待UnlockB等待UnlockB等待UnlockA等待XlockBSlockASlockAB=X+1讀A=3讀A=3寫回B=3Y=AX=AUnlockBXlockBUnlockAB=Y+1XlockBXlockA寫回B=4B=X+1A=Y+1UnlockB寫回B=4寫回A=3UnlockAUnlockBUnlockA(a)遵守兩段鎖協(xié)議(b)不遵守兩段鎖協(xié)議(c)不遵守兩段鎖協(xié)議圖12-6可串行化調(diào)度2．兩段鎖協(xié)議與防止死鎖的一次封鎖法的比較一次封鎖法要求每個(gè)事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，否那么就不能繼續(xù)執(zhí)行，因此一次封鎖法遵守兩段鎖協(xié)議，但是兩段鎖協(xié)議并不要求事務(wù)必須一次將所有要使用的數(shù)據(jù)全部加鎖，因此遵守兩段鎖協(xié)議的事務(wù)可能發(fā)生死鎖。T1T2SlockB

讀B=2

SlockA

讀A=2XlockA

等待XlockB等待等待圖12-7遵守兩段鎖協(xié)議的事務(wù)發(fā)生死鎖3．兩段鎖協(xié)議與三級(jí)封鎖協(xié)議的比較兩類不同目的的協(xié)議。兩段鎖協(xié)議：保證并發(fā)調(diào)度的正確性三級(jí)封鎖協(xié)議：在不同程度上保證數(shù)據(jù)一致性遵守第三級(jí)封鎖協(xié)議必然遵守兩段協(xié)議。12.3SQLServer的并發(fā)控制機(jī)制12.3.1并發(fā)控制的類型當(dāng)許多人試圖同時(shí)修改數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)一個(gè)控制系統(tǒng)，使一個(gè)人所做的修改不會(huì)對(duì)他人所做的修改產(chǎn)生負(fù)面影響。這稱為并發(fā)控制。并發(fā)控制理論根據(jù)建立并發(fā)控制的方法而分為3類：悲觀并發(fā)控制:一個(gè)鎖定系統(tǒng)，可以阻止用戶以影響其他用戶的方式修改數(shù)據(jù)。如果用戶執(zhí)行的操作導(dǎo)致應(yīng)用了某個(gè)鎖，只有這個(gè)鎖的所有者釋放該鎖，其他用戶才能執(zhí)行與該鎖沖突的操作。這種方法之所以稱為悲觀并發(fā)控制，是因?yàn)樗饕糜跀?shù)據(jù)爭用劇烈的環(huán)境中，以及發(fā)生并發(fā)沖突時(shí)用鎖保護(hù)數(shù)據(jù)的本錢低于回滾事務(wù)的本錢的環(huán)境中。樂觀并發(fā)控制：在樂觀并發(fā)控制中，用戶讀數(shù)據(jù)時(shí)不鎖定數(shù)據(jù)。在執(zhí)行更新時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行檢查，查看另一個(gè)用戶讀過數(shù)據(jù)后是否更改了數(shù)據(jù)。如果另一個(gè)用戶更新了數(shù)據(jù)，將產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤。一般情況下，接收錯(cuò)誤信息的用戶將回滾事務(wù)并重新開始。該方法主要用在數(shù)據(jù)爭奪少的環(huán)境內(nèi)，以及偶爾回滾事務(wù)的本錢超過讀數(shù)據(jù)時(shí)鎖定數(shù)據(jù)的本錢的環(huán)境內(nèi)，因此稱該方法為樂觀并發(fā)控制。時(shí)標(biāo)并發(fā)控制:時(shí)標(biāo)和封鎖技術(shù)之間的根本區(qū)別是封鎖是使一組事務(wù)的并發(fā)執(zhí)行〔即交叉執(zhí)行〕同步，使用它等價(jià)于這些事務(wù)的某一串行操作；時(shí)標(biāo)法也是使用一組事務(wù)的交叉執(zhí)行同步，但是使它等價(jià)于這些事務(wù)的一個(gè)特定的串行執(zhí)行，即由時(shí)標(biāo)的時(shí)序所確定的一個(gè)執(zhí)行。如果發(fā)生沖突，是通過撤銷并重新啟動(dòng)一個(gè)事務(wù)解決的。事務(wù)重新啟動(dòng)，那么賦予新的時(shí)標(biāo)。MicrosoftSQLServer支持一定范圍的并發(fā)控制。用戶通過為游標(biāo)上的連接或并發(fā)選項(xiàng)選擇事務(wù)隔離級(jí)別來指定并發(fā)控制的類型。這些特性可以使用Transact-SQL語句或通過數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序編程接口〔API，如ADO、ADO.NET、OLEDB和ODBC〕的屬性和特性來定義。12.3.2鎖定和行版本控制當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)訪問數(shù)據(jù)時(shí)，SQLServer2008數(shù)據(jù)庫引擎使用以下機(jī)制確保事務(wù)的完整性和保持?jǐn)?shù)據(jù)庫的一致性：鎖定每個(gè)事務(wù)對(duì)所依賴的資源〔如行、頁或表〕請(qǐng)求不同類型的鎖。鎖可以阻止其他事務(wù)以某種可能會(huì)導(dǎo)致事務(wù)請(qǐng)求鎖出錯(cuò)的方式修改資源。當(dāng)事務(wù)不再依賴鎖定的資源時(shí)，它將釋放鎖。行版本控制當(dāng)啟用了基于行版本控制的隔離級(jí)別時(shí)，數(shù)據(jù)庫引擎將維護(hù)修改的每一行的版本。應(yīng)用程序可以指定事務(wù)使用行版本查看事務(wù)或查詢開始時(shí)存在的數(shù)據(jù)，而不是使用鎖保護(hù)所有讀取。通過使用行版本控制，讀取操作阻止其他事務(wù)的可能性將大大降低。鎖定和行版本控制可以防止用戶讀取未提交的數(shù)據(jù)，還可以防止多個(gè)用戶嘗試同時(shí)更改同一數(shù)據(jù)。如果不進(jìn)行鎖定或行版本控制，對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行的查詢可能會(huì)返回?cái)?shù)據(jù)庫中尚未提交的數(shù)據(jù)，從而產(chǎn)生意外的結(jié)果。應(yīng)用程序可以選擇事務(wù)隔離級(jí)別，為事務(wù)定義保護(hù)級(jí)別，以防被其他事務(wù)所修改?？梢詾楦鱾€(gè)Transact-SQL語句指定表級(jí)別的提示，進(jìn)一步定制行為以滿足應(yīng)用程序的要求。用戶可以通過啟用或禁用數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)來控制是否實(shí)現(xiàn)行版本控制。下面介紹啟用基于行版本控制的隔離級(jí)別和使用基于行版本控制的隔離級(jí)別。〔1〕啟用基于行版本控制的隔離級(jí)別數(shù)據(jù)庫管理員可以通過在ALTERDATABASE語句中使用READ_COMMITTED_SNAPSHOT和ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)來控制行版本控制的數(shù)據(jù)庫級(jí)別設(shè)置。將READ_COMMITTED_SNAPSHOT數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)設(shè)置為ON后，用于支持該選項(xiàng)的機(jī)制將立即激活。設(shè)置READ_COMMITTED_SNAPSHOT選項(xiàng)時(shí)，數(shù)據(jù)庫中只允許存在執(zhí)行ALTERDATABASE命令的連接。在ALTERDATABASE完成之前，數(shù)據(jù)庫中不允許有其他翻開的連接。數(shù)據(jù)庫不必處于單用戶模式。下面的Transact-SQL語句將啟用READ_COMMITTED_SNAPSHOT：ALTERDATABASEstu_infoSETREAD_COMMITTED_SNAPSHOTON;如果ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)設(shè)置為ON，那么數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)已修改的所有活動(dòng)事務(wù)完成之前，MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫引擎實(shí)例不會(huì)為已修改的數(shù)據(jù)生成行版本。如果存在活動(dòng)的修改事務(wù)，SQLServer將把該選項(xiàng)的狀態(tài)設(shè)置為PENDING_ON。所有修改事務(wù)完成后，該選項(xiàng)的狀態(tài)更改為ON。在該選項(xiàng)完全處于ON狀態(tài)之前，用戶無法在數(shù)據(jù)庫中啟動(dòng)快照事務(wù)。數(shù)據(jù)庫管理員將ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION選項(xiàng)設(shè)置為OFF后，數(shù)據(jù)庫將跳過PENDING_OFF狀態(tài)。下面的Transact-SQL語句將啟用ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION：ALTERDATABASEstu_infoSETALLOW_SNAPSHOT_ISOLATIONON;〔2〕使用基于行版本控制的隔離級(jí)別行版本控制框架在SQLServer中始終處于啟用狀態(tài)，并被多個(gè)功能使用。它除了提供基于行版本控制的隔離級(jí)別之外，還用于支持對(duì)觸發(fā)器和多個(gè)活動(dòng)結(jié)果集(MARS)會(huì)話的修改，以及ONLINE索引操作的數(shù)據(jù)讀取?；谛邪姹究刂频母綦x級(jí)別是在數(shù)據(jù)庫級(jí)別上啟用的。訪問已啟用數(shù)據(jù)庫的對(duì)象的任何應(yīng)用程序可以使用以下隔離級(jí)別運(yùn)行查詢：?已提交讀隔離級(jí)別，通過將READ_COMMITTED_SNAPSHOT數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)設(shè)置為ON來使用行版本控制，如下面的代碼例如所示：ALTERDATABASEAdventureWorks2008R2SETREAD_COMMITTED_SNAPSHOTON;為READ_COMMITTED_SNAPSHOT啟用數(shù)據(jù)庫后，在已提交讀隔離級(jí)別下運(yùn)行的所有查詢將使用行版本控制，這意味著讀取操作不會(huì)阻止更新操作。?快照隔離，通過將ALLOW_SNAPSHOT_ISOLATION數(shù)據(jù)庫選項(xiàng)設(shè)置為ON實(shí)現(xiàn)，如下面的代碼例如所示：ALTERDATABASEAdventureWorks2008R2SETALLOW_SNAPSHOT_ISOLATIONON;12.3.3SQLServer鎖的粒度鎖是為防止其它事務(wù)訪問指定的資源，實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制的主要手段。要加快事務(wù)的處理速度并縮短事務(wù)的等待時(shí)間，就要使事務(wù)鎖定的資源最小。SQLServer為使事務(wù)鎖定資源最小化提供了多粒度鎖。(1)行級(jí)鎖〔ROW〕表中的行是鎖定的最小空間資源。行級(jí)鎖是指事務(wù)操作過程中，鎖定一行或假設(shè)干行數(shù)據(jù)。(2)頁和頁級(jí)鎖〔PAGE〕在SQLServer中，除行外的最小數(shù)據(jù)單位是頁。一個(gè)頁有8KB，所有的數(shù)據(jù)、日志和索引都放在頁上。為了管理方便，表中的行不能跨頁存放，一行的數(shù)據(jù)必須在同一個(gè)頁上。頁級(jí)鎖是指在事務(wù)的操作過程中，無論事務(wù)處理多少數(shù)據(jù)，每一次都鎖定一頁。(3)簇〔EXTENT〕和簇級(jí)鎖頁之上的空間管理單位是簇，一個(gè)簇有8個(gè)連續(xù)的頁。簇級(jí)鎖指事務(wù)占用一個(gè)簇，這個(gè)簇不能被其它事務(wù)占用。簇級(jí)鎖是一種特殊類型的鎖，只用在一些特殊的情況下。例如在創(chuàng)立數(shù)據(jù)庫和表時(shí)，系統(tǒng)用簇級(jí)鎖分配物理空間。由于系統(tǒng)是按照簇分配空間的，系統(tǒng)分配空間時(shí)使用簇級(jí)鎖，可防止其它事務(wù)同時(shí)使用一個(gè)簇。(4)表級(jí)鎖〔TABLE〕表級(jí)鎖是一種主要的鎖。表級(jí)鎖是指事務(wù)在操縱某一個(gè)表的數(shù)據(jù)時(shí)鎖定了這些數(shù)據(jù)所在的整個(gè)表，其它事務(wù)不能訪問該表中的數(shù)據(jù)。當(dāng)事務(wù)處理的數(shù)量比較大時(shí)，一般使用表級(jí)鎖。(5)數(shù)據(jù)庫級(jí)鎖〔DATABASE〕數(shù)據(jù)庫級(jí)鎖是指鎖定整個(gè)數(shù)據(jù)庫，防止其它任何用戶或者事務(wù)對(duì)鎖定的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行訪問。這種鎖的等級(jí)最高，因?yàn)樗刂普麄€(gè)數(shù)據(jù)庫的操作。數(shù)據(jù)庫級(jí)鎖是一種非常特殊的鎖，它只用于數(shù)據(jù)庫的恢復(fù)操作。只要對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行恢復(fù)操作，就需要將數(shù)據(jù)庫設(shè)置為單用戶模式，防止其它用戶對(duì)該數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各種操作。SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎中可以鎖定的資源如表12-10所示。表12-10SQLServer數(shù)據(jù)庫引擎可以鎖定的資源序號(hào)資源說明1RID用于鎖定堆中的單個(gè)行的行標(biāo)識(shí)符。2KEY索引中用于保護(hù)可序列化事務(wù)中的鍵范圍的行鎖。3PAGE數(shù)據(jù)庫中的8KB頁，例如數(shù)據(jù)頁或索引頁。4EXTENT一組連續(xù)的八頁，例如數(shù)據(jù)頁或索引頁。5HoBT堆或B樹。用于保護(hù)沒有聚集索引的表中的B樹（索引）或堆數(shù)據(jù)頁的鎖。6TABLE包括所有數(shù)據(jù)和索引的整個(gè)表。7FILE數(shù)據(jù)庫文件。8APPLICATION應(yīng)用程序?qū)Ｓ玫馁Y源。9METADATA元數(shù)據(jù)鎖。10ALLOCATION_UNIT分配單元。11DATABASE整個(gè)數(shù)據(jù)庫。12.3.4鎖模式MicrosoftSQLServer數(shù)據(jù)庫引擎使用不同的鎖模式鎖定資源，這些鎖模式確定了并發(fā)事務(wù)訪問資源的方式。表12-11顯示了數(shù)據(jù)庫引擎使用的資源鎖模式。表12-11數(shù)據(jù)庫引擎使用的資源鎖模式鎖模式說明共享(S)用于不更改或不更新數(shù)據(jù)的讀取操作，如SELECT語句。更新(U)用于可更新的資源中。防止當(dāng)多個(gè)會(huì)話在讀取、鎖定以及隨后可能進(jìn)行的資源更新時(shí)發(fā)生常見形式的死鎖。排他(X)用于數(shù)據(jù)修改操作，例如INSERT、UPDATE或DELETE。確保不會(huì)同時(shí)對(duì)同一資源進(jìn)行多重更新。意向用于建立鎖的層次結(jié)構(gòu)。意向鎖包含三種類型：意向共享(IS)、意向排他(IX)和意向排他共享(SIX)。架構(gòu)在執(zhí)行依賴于表架構(gòu)的操作時(shí)使用。架構(gòu)鎖包含兩種類型：架構(gòu)修改(Sch-M)和架構(gòu)穩(wěn)定性(Sch-S)。大容量更新(BU)在向表進(jìn)行大容量數(shù)據(jù)復(fù)制且指定了TABLOCK提示時(shí)使用。鍵范圍當(dāng)使用可序列化事務(wù)隔離級(jí)別時(shí)保護(hù)查詢讀取的行的范圍。確保再次運(yùn)行查詢時(shí)其他事務(wù)無法插入符合可序列化事務(wù)的查詢的行。〔1〕共享鎖共享鎖〔S鎖〕允許并發(fā)事務(wù)在封閉式并發(fā)控制下讀取(SELECT)資源。資源上存在