• 数据库锁机制


    1.引言

      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数据时,在数据库中就会产生多个事务同时存取同一数据的情况。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。

    加锁是实现数据库并发控制的一个非常重要的技术。当事务在对某个数据对象进行操作前,先向系统发出请求,对其加锁。加锁后事务就对该数据对象有了一定的控制,在该事务释放锁之前,其他的事务不能对此数据对象进行更新操作。

      在数据库中有两种基本的锁类型:排它锁(Exclusive Locks,即X锁)和共享锁(Share Locks,即S锁)。当数据对象被加上排它锁时,其他的事务不能对它读取和修改。加了共享锁的数据对象可以被其他事务读取,但不能修改。数据库利用这两种基本的锁类型来对数据库的事务进行并发控制。

    2.基本锁类型

      锁包括行级锁和表级锁

    行级锁是一种排他锁,防止其他事务修改此行;在使用以下语句时,Oracle会自动应用行级锁:
    INSERT、UPDATE、DELETE、SELECT … FOR UPDATE [OF columns] [WAIT n | NOWAIT];
    SELECT … FOR UPDATE语句允许用户一次锁定多条记录进行更新
    使用COMMIT或ROLLBACK语句释放锁

      表级锁又分为5类:

    行共享 (ROW SHARE) – 禁止排他锁定表
    行排他(ROW EXCLUSIVE) – 禁止使用排他锁和共享锁
    共享锁(SHARE) - 锁定表,对记录只读不写,多个用户可以同时在同一个表上应用此锁
    共享行排他(SHARE ROW EXCLUSIVE) – 比共享锁更多的限制,禁止使用共享锁及更高的锁
    排他(EXCLUSIVE) – 限制最强的表锁,仅允许其他用户查询该表的行。禁止修改和锁定表

      根据保护的对象不同,Oracle数据库锁可以分为以下几大类:
    DML锁(data locks,数据锁),用于保护数据的完整性;
    DDL锁(dictionary locks,字典锁),用于保护数据库对象的结构,如表、索引等的结构定义;
    内部锁和闩(internal locks and latches),保护数据库的内部结构,应用于SGA;

      在我们实际应用开发中涉及较多的是DML锁,其他两种的话DBA会更加关心点;
    DML锁的目的在于保证并发情况下的数据完整性,主要包括TM锁和TX锁,其中TM锁称为表级锁,TX锁称为事务锁或行级锁。

      当Oracle执行DML语句时,系统自动在所要操作的表上申请TM类型的锁。当TM锁获得后,系统再自动申请TX类型的锁,并将实际锁定的数据行的锁标志位进行置位。这样在事务加锁前检查TX锁相容性时就不用再逐行检查锁标志,而只需检查TM锁模式的相容性即可,大大提高了系统的效率。TM锁包括了SS、SX、S、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。如下图所示:
    值 锁模式 锁描述 SQL
    0 NONE
    1 NULL 空 SELECT
    2 SS(ROW-S) 行级共享锁
    其他对象只能查询这些数据行 SELECT FOR UPDATE、LOCK FOR UPDATE、
    LOCK ROW SHARE
    3 SX(ROW-X) 行级排它锁
    在提交前不允许做DML操作 INSERT、UPDATE、DELETE、
    LOCK ROW SHARE
    4 S(SHARE) 共享锁 CREATE INDEX、LOCK SHARE
    5 SSX(S/ROW-X) 共享行级排它锁 LOCK SHARE ROW EXCLUSIVE
    6 X(eXclusive) 排它锁 ALTER TABLE、DROP TABLE、DROP INDEX、
    TRUNCATE TABLE、LOCK EXCLUSIVE

    在数据行上只有X锁(排他锁)。在 Oracle数据库中,当一个事务首次发起一个DML语句时就获得一个TX锁,该锁保持到事务被提交或回滚。当两个或多个会话在表的同一条记录上执行 DML语句时,第一个会话在该条记录上加锁,其他的会话处于等待状态。当第一个会话提交后,TX锁被释放,其他会话才可以加锁。

    在大概了解oracle的锁机制之后,我们来解决几个基本的问题:
    1.UPDATE/DELETE操作会将RS锁定,直至操作被COMMIT或者ROLLBACK;
    若操作未COMMIT之前其他session对同样的RS做变更操作,则操作会被hold,直至前session的UPDATE/DELETE操作被COMMIT;

    2.session内外SELECT的RS范围
    前提:INSERT、UPDATE操作未COMMIT之前进行SELECT;
    若在同一session内,SELECT出来的RS会包括之前INSERT、UPDATE影响的记录;
    若不在同一session内,SELECT出来的RS不会包括未被COMMIT的记录;

    3.SELECT.... FOR UPDATE [OF cols] [NOWAIT/WAIT] [SKIP LOCKED]
    OF cols:只锁定指定字段所在表的RS,而没有指定的表则不会锁定,只会在多表联合查询时出现;
    NOWAIT:语句不会hold,而是直接返回错误ORA-00054: resource busy and acquire with NOWAIT specified;
    WAIT N:语句被hold N秒,之后返回错误ORA-30006: resource busy; acquire with WAIT timeout expired;
    SKIP LOCKED:不提示错误,而是直接返回no rows selected;
    以上几个选项可以联合使用的,比较推荐的有:
    SELECT.... FOR UPDATE NOWAIT:对同一RS执行该SQL时,直接返回错误;
    SELECT.... FOR UPDATE NOWAIT SKIP LOCKED:对同一RS执行该SQL时,直接返回空行;
    PS:当RS被LOCK住之后,只对同样请求LOCK的语句有效,对无需LOCK的SELECT语句并没有任何影响。

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