深入理解数据库锁

本文以oracle数据库学习数据库锁

锁的分类

oracle中分为两种模式的锁,一种是排他锁(X锁),另一种是共享所(S锁).

• 排他锁,也可以叫写锁
• 共享所,也可以叫读锁

锁是实现并发的主要手段,在数据库中应用频繁,但很多都由数据库自动管理,当事务提交后会自动释放锁.

锁的类型

Oracle为了使数据库实现高度并发访问,它使用了不同类型的锁来管理并发会话对数据对象的操作.Oracle的锁按作用对象不同分为如下几种类型.

• DML锁: 该类型的锁被称为数据锁,用于保护数据
• DDL锁: 可以保护模式中对象的结构
• 内部闩锁: 保护数据库的内部结构,完全自动调用

这里主要介绍下常用的DML锁,它主要保证了并发访问时数据的完整性.它又可以分为以下两种类型的锁:
1) 行级锁(TX),也可以称为事务锁.当修改表中某行记录时,需要对将要修改的记录加行级锁,防止两个事务同时修改相同记录,事务结束,该锁也会释放,是粒度最细的锁.该锁只能属于排他锁(X锁).

2) 表级锁(TM),主要作用书防止在修改表的数据时,表的结构发生变化.例如,会话S在修改表A的数据时,它会得到表A的TM锁,而此时将不允许其他会话对该表进行变更或删除操作. 该情况的验证过程如下:

UPDATE TABLE_NAME SET COLUMN= 'test' WHERE ID = 'id';

此时已经锁定该表,表级锁将不允许在事务结束前其他会话对表TABLE_NAME进行DDL操作.
其次,在执行DROP TABLE TABLE_NAME操作,执行后会提示ORA-00054错误.
原因是:
在执行DML操作时，数据库会先申请数据对象上的共享锁，防止其他会话对该对象执行DDL操作。一旦申请成功，则会对将要修改的记录申请排他锁，如果此时其他会话正在修改该记录，那么等待其事务结束后再为修改的记录加上排他锁。

表级锁包含如下集中模式：

• ROW SHARE：行级共享锁（RS）。该模式下不允许其他的并行会话对同一张表使用排他锁，但允许其利用DML语句或lock命令锁定同一张表中的其他记录。SELECT...FROM FOR UPDATE 语句就是给记录加上了RS锁.
• ROW EXCLUSEIVE, 行级排他锁(RX).该模式下允许并行会话对同一张表的其他数据进行修改,但不允许并行会话对同一张表使用排他锁.
• SHARE,共享锁(S).该模式下,不允许会话更新表,但允许会话对表添加RS锁.
• SHARE ROW EXCLUSIVE,共享行级排他锁(SRX).该模式下,不能对同一张表进行DML操作,也不能添加S锁.
• EXCLUSIVE,排他锁(X).该模式下,其他的并行会话不能对表进行DML和DDL操作,该表只能读.

下表列出了以上5中模式相互之间的兼容关系.其中,✔表示相互兼容,×表示相互不兼容

\	RS	S	RX	SRX	X
RS	✔	✔	✔	✔	×
S	✔	✔	×	×	×
RX	✔	×	✔	✔	×
SRX	✔	×	×	×	×
X	×	×	×	×	×

下面所示是Oracle中的各种SQL语句所产生的表级锁模式以及允许的锁定模式情况的汇总.

SQL语句	表锁模式	RS	S	RX	SRX	X
SELECT ...FROM table	NONE	Y	Y	Y	Y	Y
INSERT INTO ...	RX	Y	N	Y	N	N
UPDATE table ...	RX	Y	N	Y	N	N
DELETE FROM table ...	RX	Y	N	Y	N	N
SELECT * FROM table FOR UPDATE	RX	Y	N	Y	N	N
LOCK TABLE table IN ROW SHARE MODE	RS	Y	Y	Y	Y	N
LOCK TABLE table IN ROW EXCLUSIVE MODE	RX	Y	N	Y	N	N
LOCK TABLE table IN SHARE MODE	S	Y	N	N	N	N
LOCK TABLE table IN SHARE ROW EXCLUSIVE MODE	SRX	Y	N	N	N	N
LOCK TABLE table IN EXCLUSIVE MODE	X	N	N	N	N	N

在Oracle中除了执行DML时自动为表添加TM锁外,也可以主动地为表添加TM锁,语法如下:

LOCK TABLE [schema.] table IN 
[EXCLUSIVE] 
[SHARE]
[ROW EXCLUSIVE]
[SHARE ROW EXCLUSIVE]
[ROW SHARE* | SHARE UPDATE*]
MODE [NOWAIT]

DDL锁也可以称为数据字典锁,主要作用是保护模式中对象的结构.当执行DDL操作时首先Oracle会自动地隐式提交一次事务,然后自动地给处理对象加上锁;当DDL结束时,Oracle会隐式地提交事务并释放DDL锁.与DML不同的是,用户不能显式的要求使用DDL锁.

DDL锁分为如下3类:

• Exclusive DDL Lock,排他DDL锁定.如果对象加上了该类型的锁,那么对象不能被其他会话修改,而且该对象也不能再增加其他类型的DDL锁.如果是表,此时可以读取数据.
• Shared DDL Lock,共享DDL锁定.保护对象的结构,其他会话不能修改该对象的结构,但是允许修改数据.
• Breakable Parsed Lock,能打破的解析锁定.该类型的锁可以被打断,不能禁止DDL操作.

锁等待与死锁

锁等待

在某些情况下由于占用的资源不能及时释放,而造成锁等待,也可以叫锁冲突.锁等待会严重地影响数据库性能和日常工作.

例如当一个会话修改表A的记录时,它会对该记录加锁,而此时如果另一个会话也来修改此记录,那么第二个会话将因得不到排他锁而一直等待,此时会出现执行SQL时数据库长时间没有响应的现象.直到第一个会话把事务提交,释放锁,第二个会话才能对数据进行操作.

下面为大家示例锁等待现象:

1. 打开SLQ*PLUS窗口,修改PRODUCTINFO 表中PRODUCTID 字段为1的记录,脚本如下:

UPDATE PRODUCTINFO SET ORIGIN = '修改1' WHERE PRODUCTID = 1;

此时虽然提示已更新,但事务并没有提交.接下来进行第二步操作.

1. 打开另一个SQL*PLUS 窗口,同样修改PRODUCTINFO 表中PRODUCTID字段为1的记录,脚本如下:

UPDATE PRODUCTINFO SET ORIGIN = '修改2' WHERE PRODUCTID = 1;

此时执行效果不会提示已更新,而是一直等待.

此时的情况是因为第一个会话封锁了该记录,但事务没有结束,锁不会释放,而这时第二个会话也要修改同一条记录,但它缺没有办法获得排他锁,所以只能等待.如果第一个会话修改数据的事务结束,那么第二个会话会结束等待.及时地结束事务是解决锁等待情况发生的有效方法.

死锁

死锁的发生和锁等待不同,它是锁等待的一个特例,通常发生在两个或者多个会话之间.假设一个会话想要修改两个资源对象,可以是表也可以是字段,修改这两个资源的操作在一个事务当中,当它修改第一个对象时需要对其锁定,然后等待第二个对象,这时如果另外一个会话也需要修改这两个资源对象,并且已经获得对第二个对象的锁定,那么就会出现死锁,因为当前会话锁定了第一个对象等待第二个对象,而另一个会话锁定了第二个对象等待第一个对象.这样,两个会话都不能得到想要得到的对象,于是出现死锁.

这里例子就不在展示,大家可以自行试一试.实际开发中出现死锁情况大致有以下几种原因:

1. 用户没有良好的编程习惯,偶尔会忘记提交事务,导致长时间占用资源.
2. 操作的记录过多,而且操作过程中没有良好地对其分组.对于数据两很大的操作,可以将其分成几组提交事务,这样可以避免长时间的占用资源.
3. 逻辑错误,两个会话都想得到已占有的资源.