數(shù)據(jù)庫是一個多用戶使用的共享資源。當多個用戶并發(fā)地存取數(shù)據(jù)時,在數(shù)據(jù)庫中就會產(chǎn)生多個事務同時存取同一數(shù)據(jù)的情況。若對并發(fā) 操作不加控制就可能會讀取和存儲不正確的數(shù)據(jù),破壞數(shù)據(jù)庫的一致性。

加鎖是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制的一個非常重要的技術。當事務在對某個數(shù)據(jù)對象進行操作前,先向系統(tǒng)發(fā)出請求,對其加鎖。加鎖后事務就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控 制,在該事務釋放鎖之前,其他的事務不能對此數(shù)據(jù)對象進行更新操作。

在數(shù)據(jù)庫中有兩種基本的鎖類型:排它鎖(Exclusive Locks,即X鎖)和共享鎖(Share Locks,即S鎖)。當數(shù)據(jù)對象被加上排它鎖時,其他的事務不能對它讀取和修改。加了共享鎖的數(shù)據(jù)對象可以被其他事務讀取,但不能修改。數(shù)據(jù)庫利用這兩 種基本的鎖類型來對數(shù)據(jù)庫的事務進行并發(fā)控制。



Oracle數(shù)據(jù)庫的鎖類型

根據(jù)保護的對象不同,Oracle數(shù)據(jù)庫鎖可以分為以下幾大類:DML鎖(data locks,數(shù)據(jù)鎖),用于保護數(shù)據(jù)的完整性;DDL鎖(dictionary locks,字典鎖),用于保護數(shù)據(jù)庫對象的結構,如表、索引等的結構定義;內(nèi)部鎖和閂(internal locks and latches),保護 數(shù)據(jù)庫的內(nèi)部結構。

DML鎖的目的在于保證并發(fā)情況下的數(shù)據(jù)完整性,。在Oracle數(shù)據(jù)庫中,DML鎖主要包括TM鎖和 TX鎖,其中TM鎖稱為表級鎖,TX鎖稱為事務鎖或行級鎖。

Oracle 執(zhí)行DML語句時,系統(tǒng)自動在所要操作的表上申請TM類型的鎖。當TM鎖獲得后, 系統(tǒng)再自動申請TX類型的鎖,并將實際鎖定的數(shù)據(jù)行的鎖標志位進行置位。這樣在事務加鎖前檢查TX鎖相容性時就不用再逐行檢查鎖標志,而只需檢查TM 鎖模式的相容性即可,大大提高了系統(tǒng)的效率。TM鎖包括了SS、SX、S、X 等多種模式,在數(shù)據(jù)庫中用0-6來表示。不同的SQL操作產(chǎn)生不同類型的TM鎖

在數(shù)據(jù)行上只有X鎖(排他鎖)。在 Oracle數(shù)據(jù)庫中,當一個事務首次發(fā)起一個DML語句時就獲得一個TX鎖,該鎖保持到 事務被提交或回滾。當兩個或多個會話在表的同一條記錄上執(zhí)行 DML語句時,第一個會話在該條記錄上加鎖,其他的會話處于等待狀態(tài)。當?shù)谝粋€會話提交后,TX鎖被釋放,其他會話才可以加鎖。

Oracle數(shù)據(jù)庫發(fā)生TX鎖等待時,如果不及時處理常常會引起Oracle數(shù)據(jù)庫掛起,或?qū)е? 死鎖的發(fā)生,產(chǎn)生ORA-60的錯誤。這些現(xiàn)象都會對實際應用產(chǎn)生極大的危害,如長時間未響應,大量事務失敗等。

悲觀封鎖和樂觀封鎖
一、悲觀封鎖
鎖在用戶修改之前就發(fā)揮作用:
Select ..for update(nowait)
Select * from tab1 for update
用戶發(fā)出這條命令之后,oracle將會對返回集中的數(shù)據(jù)建立行級封鎖,以防止其他用戶的修改。
如果此時其他用戶對上面返回結果集的數(shù)據(jù)進行dml或ddl操作都會返回一個錯誤信息或發(fā)生阻塞。
1:對返回結果集進行update或delete操作會發(fā)生阻塞。
2:對該表進行ddl操作將會報:Ora-00054:resource busy and acquire with nowait specified.

原因分析
此時Oracle已經(jīng)對返回的結果集上加了排它的行級鎖,所有其他對這些數(shù)據(jù)進行的修改或刪除操作都必須等待這個鎖的釋放,產(chǎn) 生的外在現(xiàn)象就是其他的操作將發(fā)生阻塞,這個這個操作commit或rollback.
同樣這個查詢的事務將會對該表加表級鎖,不允許對該表的任何ddl操作,否則將會報出ora-00054錯誤::resource busy and acquire with nowait specified.

二、樂觀封鎖
樂觀的認為數(shù)據(jù)在select出來到update進取并提交的這段時間數(shù)據(jù)不會被更改。這里面有一種潛在的危險就是由于被選出的結果集并沒有被鎖定,是存 在一種可能被其他用戶更改的可能。因此Oracle仍然建議是用悲觀封鎖,因為這樣會更安全。


阻塞

定義:
當一個會話保持另一個會話正在請求的資源上的鎖定時,就會發(fā)生阻塞。被阻塞的會話將一直掛起,直到持有鎖的會話放棄鎖定的資源為止。4個常見的dml語句 會產(chǎn)生阻塞
INSERT
UPDATE
DELETE
SELECT…FOR UPDATE


INSERT

Insert發(fā)生阻塞的唯一情況就是用戶擁有一個建有主鍵約束的表。當2個的會話同時試圖向表中插入相同的數(shù)據(jù)時,其中的一個會話將被阻塞,直到另外一個 會話提交或會滾。一個會話提交時,另一個會話將收到主鍵重復的錯誤。回滾時,被阻塞的會話將繼續(xù)執(zhí)行。

UPDATE 和DELETE當執(zhí)行Update和delete操作的數(shù)據(jù)行已經(jīng)被另外的會話鎖定時,將會發(fā)生阻塞,直到另一個會話提交或會滾。

Select …for update

當一個用戶發(fā)出select..for update的錯作準備對返回的結果集進行修改時,如果結果集已經(jīng)被另一個會話鎖定,就是發(fā)生阻塞。需要等另一個會話結束之后才可繼續(xù)執(zhí)行。可以通過發(fā)出 select… for update nowait的語句來避免發(fā)生阻塞,如果資源已經(jīng)被另一個會話鎖定,則會返回以下錯誤:Ora-00054:resource busy and acquire with nowait specified.



死鎖-deadlock

定義:當兩個用戶希望持有對方的資源時就會發(fā)生死鎖.
即兩個用戶互相等待對方釋放資源時,oracle認定為產(chǎn)生了死鎖,在這種情況下,將以犧牲一個用戶作為代價,另一個用戶繼續(xù) 執(zhí)行,犧牲的用戶的事務將回滾.
例子:
1:用戶1對A表進行Update,沒有提交。
2:用戶2對B表進行Update,沒有提交。
此時雙反不存在資源共享的問題。
3:如果用戶2此時對A表作update,則會發(fā)生阻塞,需要等到用戶一的事物結束。
4:如果此時用戶1又對B表作update,則產(chǎn)生死鎖。此時Oracle會選擇其中一個用戶進行會滾,使另一個用戶繼續(xù)執(zhí)行 操作。
起因:
Oracle的死鎖問題實際上很少見,如果發(fā)生,基本上都是不正確的程序設計造成的,經(jīng)過調(diào)整后,基本上都會避免死鎖的發(fā)生。

DML鎖分類表


表1 Oracle的TM鎖類型
鎖模式 鎖描述 解釋 SQL操作
0 none

1 NULL Select
2 SS(Row-S) 行級共享鎖,其他對象只能查詢這些數(shù)據(jù)行

Select for update、Lock for update、Lock row share

3 SX(Row-X) 行級排它鎖,在提交前不允許做DML操作

Insert、 Update、Delete、Lock row share

4 S(Share) 共享鎖 Create index、Lock share
5 SSX(S/Row-X) 共享行級排它鎖 Lock share row exclusive
6 X(Exclusive) 排它鎖

Alter table、Drop able、Drop index、Truncate table 、Lock exclusive

設立封鎖機制主要是為了對并發(fā)操作進行控制,對干擾進行封鎖,保證數(shù)據(jù)的一致性和準確性。Oracle數(shù)據(jù)庫封鎖方式有三種:共享封鎖,獨占封鎖,共享更 新封鎖
封鎖類型
Oracle RDBMS的封鎖類型可分為如下三類:

1、內(nèi)部級封鎖
內(nèi)部級封鎖是用于保護ORACLE內(nèi)部結構,由系統(tǒng)內(nèi)部實現(xiàn), 用戶不能訪問,因此我們不必對此做過多的了解。

2、DDL級封鎖(字典/語法分析封鎖)
DDL級封鎖也是由ORACLE RDBMS來控制,它用于保護數(shù)據(jù)字典和數(shù)據(jù)定義改變時的一致性和完整性。它是系統(tǒng)在對SQL定義語句作語法分析時自動 地加鎖,無需用戶干予。字典/語法分析封鎖共分三類:
(1)、字典操作鎖:用于對字典操作時,鎖住數(shù)據(jù)字典,此封鎖是獨占的,從而保護任何一個時刻僅能對一個字典操作。
(2)、字典定義鎖:用于防止在進行字典操作時又進行語法分析,這樣可以避免在查詢字典的同時改動某個表的結構。
(3)、表定義鎖:用于 一個SQL語句正當訪問某個表時,防止字典中與該表有關的項目被修改。

3、DML級封鎖
DML級封鎖用于控制并發(fā)事務中的數(shù)據(jù)操縱,保證數(shù)據(jù)的一致性和完整性,其封鎖對象可以是表或行。
對用戶的數(shù)據(jù)操縱,Oracle可以自動為操縱的數(shù)據(jù)進行封鎖,但如果有操縱授權,則為滿足并發(fā)操縱的需要另外實施封鎖。DML封鎖可由一個用戶進程以顯 式的方式加鎖,也可通過某些   SQL語句隱含方式實現(xiàn)。
DML鎖有如下三種封鎖方式:
(1)、共享封鎖方式(SHARE)
(2)、獨占封鎖方式(EXCLUSIVE)
(3)、共享更新封鎖(SHARE UPDATE)

其中SHARE,EXCLUSIVE用于表封鎖,SHARE UPDATE用于行封鎖。
1、共享方式的表封鎖
共享方式的表封鎖是對表中的所有數(shù)據(jù)進行封鎖,該鎖用于保護查詢數(shù)據(jù)的一致性,防止其它用戶對已封鎖的表進行更更新。其它用戶只能對該表再施加共享方式的 鎖,而不能再對該表施加獨占方式的封鎖,共享更新鎖可以再施加,但不允許持有共享更新封鎖的進程做更新。共享該表的所有用戶只能查詢表中的數(shù)據(jù),但不能更 新。共享方式的表封鎖只能由用戶用SQL語句來設置,基語句格式如下:
[quote:04b72348bd]LOCK TABLE <表名>[,<表名>]...
IN SHARE MODE [NOWAIT]
[/quote:04b72348bd]
執(zhí)行該語句,對一個或多個表施加共享方式的表封鎖。當指定了選擇項NOWAIT,若該封鎖暫時不能施加成功,則返回并由用戶決定是進行等待,還是先去執(zhí)行 別的語句。
持有共享鎖的事務,在出現(xiàn)如下之一的條件時,便釋放其共享鎖:
A、執(zhí)行COMMIT或ROLLBACK語句。
B、退出數(shù)據(jù)庫(LOG OFF)。
C、程序停止運行。
共享方式表封鎖常用于一致性查詢過程,即在查詢數(shù)據(jù)期間表中的數(shù)據(jù)不發(fā)生改變。

2、獨占方式表封鎖
獨占方式表封鎖是用于封鎖表中的所有數(shù)據(jù),擁有該獨占方式表封鎖的用戶,即可以查詢該表,又可以更新該表,其它的用戶不能再對該表施加任何封鎖(包括共 享、獨占或共享更新封鎖)。其它用戶雖然不能更新該表,但可以查詢該表。
獨占方式的表封鎖可通過如下的SQL語句來顯示地獲得:
LOCK TABLE <表名>[,<表名>]....
IN EXCLUSIVE MODE [NOWAIT]
獨占方式的表封鎖也可以在用戶執(zhí)行DML語句INSERT、UPDATE、DELETE時隱含獲得。
擁有獨占方式表封鎖的事務,在出現(xiàn)如下條件之一時,便釋放該封鎖:
(1)、執(zhí)行COMMIT或ROLLBACK語句。
(2)、退出數(shù)據(jù)庫(LOG OFF)
(3)、程序停止運行。
獨占方式封鎖通常用于更新數(shù)據(jù),當某個更新事務涉及多個表時,可減少發(fā)生死鎖。

DML鎖有如下三種封鎖方式:
(1)、共享封鎖方式(SHARE)
(2)、獨占封鎖方式(EXCLUSIVE)
(3)、共享更新封鎖(SHARE UPDATE)
其中SHARE,EXCLUSIVE用于表封鎖,SHARE UPDATE用于行封鎖。

1、共享方式的表封鎖
共享方式的表封鎖是對表中的所有數(shù)據(jù)進行封鎖,該鎖用于保護查詢數(shù)據(jù)的一致性,防止其它用戶對已封鎖的表進行更更新。其它用戶只能對該表再施加共享方式的 鎖,而不能再對該表施加獨占方式的封鎖,共享更新鎖可以再施加,但不允許持有共享更新封鎖的進程做更新。共享該表的所有用戶只能查詢表中的數(shù)據(jù),但不能更 新。共享方式的表封鎖只能由用戶用SQL語句來設置,基語句格式如下:
[quote:04b72348bd]LOCK TABLE <表名>[,<表名>]...
IN SHARE MODE [NOWAIT]
[/quote:04b72348bd]
執(zhí)行該語句,對一個或多個表施加共享方式的表封鎖。當指定了選擇項NOWAIT,若該封鎖暫時不能施加成功,則返回并由用戶決定是進行等待,還是先去執(zhí)行 別的語句。
持有共享鎖的事務,在出現(xiàn)如下之一的條件時,便釋放其共享鎖:
A、執(zhí)行COMMIT或ROLLBACK語句。
B、退出數(shù)據(jù)庫(LOG OFF)。
C、程序停止運行。
共享方式表封鎖常用于一致性查詢過程,即在查詢數(shù)據(jù)期間表中的數(shù)據(jù)不發(fā)生改變。

2、獨占方式表封鎖
獨占方式表封鎖是用于封鎖表中的所有數(shù)據(jù),擁有該獨占方式表封鎖的用戶,即可以查詢該表,又可以更新該表,其它的用戶不能再對該表施加任何封鎖(包括共 享、獨占或共享更新封鎖)。其它用戶雖然不能更新該表,但可以查詢該表。
獨占方式的表封鎖可通過如下的SQL語句來顯示地獲得:
LOCK TABLE <表名>[,<表名>]....
IN EXCLUSIVE MODE [NOWAIT]
獨占方式的表封鎖也可以在用戶執(zhí)行DML語句INSERT、UPDATE、DELETE時隱含獲得。
擁有獨占方式表封鎖的事務,在出現(xiàn)如下條件之一時,便釋放該封鎖: <BR>(1)、執(zhí)行   COMMIT或ROLLBACK語句。
(2)、退出數(shù)據(jù)庫(LOG OFF)
(3)、程序停止運行。
獨占方式封鎖通常用于更新數(shù)據(jù),當某個更新事務涉及多個表時,可減少發(fā)生死鎖。

3、共享更新封鎖方式
共享更新封鎖是對一個表的一行或多行進行封鎖,因而也稱作行級封鎖。表級封鎖雖然保證了數(shù)據(jù)的一致性,但卻減弱了操作數(shù)據(jù)的并行性。行級封鎖確保在用戶取 得被更新的行到該行進行更新這段時間內(nèi)不被其它用戶所修改。因而行級鎖即可保證數(shù)據(jù)的一致性又能提高數(shù)據(jù)操作的迸發(fā)性。
可通過如下的兩種方式來獲得行級封鎖:
(1)、執(zhí)行如下的SQL封鎖語句,以顯示的方式獲得:
LOCK TABLE <表名>[,<表名>]....
IN SHARE UPDATE MODE [NOWAIT]
(2)、用如下的SELECT ...FOR UPDATE語句獲得:
SELECT <列名>[,<列名>]...
FROM <表名>
WHERE <條件>
FOR UPDATE OF <列名>[,<列名>].....[NOWAIT]
一旦用戶對某個行施加了行級封鎖,則該用戶可以查詢也可以更新被封鎖的數(shù)據(jù)行,其它用戶只能查詢但不能更新被封鎖的數(shù)據(jù)行.如果其它用戶想更新該表中的數(shù) 據(jù)行,則也必須對該表施加行級鎖.即使多個用戶對一個表均使用了共享更新,但也不允許兩個事務同時對一個表進行更新,真正對表進行更新時,是以獨占方式封 鎖表,一直到提交或復原該事務為止。行鎖永遠是獨占方式鎖。
當出現(xiàn)如下之一的條件,便釋放共享更新鎖:
(1)、執(zhí)行提交(COMMIT)語句;
(2)、退出數(shù)據(jù)庫(LOG OFF)
(3)、程序停止運行。
執(zhí)行ROLLBACK操作不能釋放行鎖。
從上面講述可見,ORACLE RDBMS的加鎖機制,解決了并發(fā)事務的相容與互斥問題。相容保證事務的并發(fā)性,互斥確保數(shù)據(jù)的一致性。不同用戶鎖的相容 與互斥關系由下圖給出。

其中最后一行最后一列為其它用戶提供在不同行上設置SHARE UPDATE鎖。但當用戶1在某行上進行更新操作時,用戶2只有等待用戶1提交事務后,才能更新自己所封鎖的行。

中最后一行最后一列為其它用戶提供在不同行上設置SHARE UPDATE鎖。但當用戶1在某行上進行更新操作時,用戶2只有等待用戶1提交事務后,才能更新自己所封鎖的行。
死鎖

封鎖雖然能夠有效的解決并發(fā)操作,但是任何資源的獨占都會有死鎖的危險。例如:有兩個事務T1,T2,T1對數(shù)據(jù)A施加獨占封鎖,T2對數(shù)據(jù)B施加了獨占 封鎖。再假設T1要對數(shù)據(jù)B加鎖,由于B已被T2獨占封鎖,因此T1置于等待狀態(tài),等待B被釋放;現(xiàn)在若T2也要對A進行封鎖,由于A已被T1獨占封鎖, 因此T2也被置于等待狀態(tài)。這樣就形成了兩個事務相互等待的狀態(tài),而且永遠不能結束,此種情況稱為死鎖。
在Oracle系統(tǒng)中能自動發(fā)現(xiàn)死鎖,并選擇代價最小的,即完成工作量最少的事 務予以撤消,釋放該事務所擁有的全部鎖,記其它的事務繼續(xù)工作下去。
從系統(tǒng)性能上考慮,應該盡可能減少資源競爭,增大吞吐量,因此用戶在給并發(fā)操作加鎖時,應注意以下幾點:
1、對于UPDATE和DELETE操作,應只封鎖要做改動的行,在完成修改后立即提交。
2、當多個事務正利用共享更新的方式進行更新,則不要使用共享封鎖,而應采用共享更新封鎖,這樣其它用戶就能使用行級鎖,以增加并行性。
3、盡可能將對一個表的操作的并發(fā)事務施加共享更新鎖,從而可提高并行性。
4、在應用負荷較高的期間,不宜對基礎數(shù)據(jù)結構(表、索引、簇和視圖)進行修改