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

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

在數據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)。當數據對象被加上排它鎖時,其他的事務不能對它讀取和修改。加了共享鎖的數據對象可以被其他事務讀取,但不能修改。數據庫利用這兩 種基本的鎖類型來對數據庫的事務進行并發控制。



Oracle數據庫的鎖類型

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

DML鎖的目的在于保證并發情況下的數據完整性,。在Oracle數據庫中,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 執行DML語句時,系統自動在所要操作的表上申請TM類型的鎖。當TM鎖獲得后, 系統再自動申請TX類型的鎖,并將實際鎖定的數據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,大大提高了系統的效率。TM鎖包括了SS、SX、S、X 等多種模式,在數據庫中用0-6來表示。不同的SQL操作產生不同類型的TM鎖

在數據行上只有X鎖(排他鎖)。在 Oracle數據庫中,當一個事務首次發起一個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。當第一個會話提交后,TX鎖被釋放,其他會話才可以加鎖。

Oracle數據庫發生TX鎖等待時,如果不及時處理常常會引起Oracle數據庫掛起,或導致 死鎖的發生,產生ORA-60的錯誤。這些現象都會對實際應用產生極大的危害,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揮作用:
Select ..for update(nowait)
Select * from tab1 for update
用戶發出這條命令之后,oracle將會對返回集中的數據建立行級封鎖,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據進行dml或ddl操作都會返回一個錯誤信息或發生阻塞。
1:對返回結果集進行update或delete操作會發生阻塞。
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已經對返回的結果集上加了排它的行級鎖,所有其他對這些數據進行的修改或刪除操作都必須等待這個鎖的釋放,產 生的外在現象就是其他的操作將發生阻塞,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
樂觀的認為數據在select出來到update進取并提交的這段時間數據不會被更改。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 會產生阻塞
INSERT
UPDATE
DELETE
SELECT…FOR UPDATE


INSERT

Insert發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據時,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執行。

UPDATE 和DELETE當執行Update和delete操作的數據行已經被另外的會話鎖定時,將會發生阻塞,直到另一個會話提交或會滾。

Select …for update

當一個用戶發出select..for update的錯作準備對返回的結果集進行修改時,如果結果集已經被另一個會話鎖定,就是發生阻塞。需要等另一個會話結束之后才可繼續執行。可以通過發出 select… for update nowait的語句來避免發生阻塞,如果資源已經被另一個會話鎖定,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生死鎖.
即兩個用戶互相等待對方釋放資源時,oracle認定為產生了死鎖,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 執行,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,使另一個用戶繼續執行 操作。
起因:
Oracle的死鎖問題實際上很少見,如果發生,基本上都是不正確的程序設計造成的,經過調整后,基本上都會避免死鎖的發生。

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據行

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操作進行控制,對干擾進行封鎖,保證數據的一致性和準確性。Oracle數據庫封鎖方式有三種: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、內部級封鎖
內部級封鎖是用于保護ORACLE內部結構,由系統內部實現, 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,它用于保護數據字典和數據定義改變時的一致性和完整性。它是系統在對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,鎖住數據字典,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事務中的數據操縱,保證數據的一致性和完整性,其封鎖對象可以是表或行。
對用戶的數據操縱,Oracle可以自動為操縱的數據進行封鎖,但如果有操縱授權,則為滿足并發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。
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據進行封鎖,該鎖用于保護查詢數據的一致性,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據,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,還是先去執行 別的語句。
持有共享鎖的事務,在出現如下之一的條件時,便釋放其共享鎖:
A、執行COMMIT或ROLLBACK語句。
B、退出數據庫(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,即在查詢數據期間表中的數據不發生改變。

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據,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,在出現如下條件之一時,便釋放該封鎖:
(1)、執行COMMIT或ROLLBACK語句。
(2)、退出數據庫(LOG OFF)
(3)、程序停止運行。
獨占方式封鎖通常用于更新數據,當某個更新事務涉及多個表時,可減少發生死鎖。

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據進行封鎖,該鎖用于保護查詢數據的一致性,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據,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,還是先去執行 別的語句。
持有共享鎖的事務,在出現如下之一的條件時,便釋放其共享鎖:
A、執行COMMIT或ROLLBACK語句。
B、退出數據庫(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,即在查詢數據期間表中的數據不發生改變。

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據,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,在出現如下條件之一時,便釋放該封鎖: <BR>(1)、執行   COMMIT或ROLLBACK語句。
(2)、退出數據庫(LOG OFF)
(3)、程序停止運行。
獨占方式封鎖通常用于更新數據,當某個更新事務涉及多個表時,可減少發生死鎖。

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據的一致性,但卻減弱了操作數據的并行性。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不被其它用戶所修改。因而行級鎖即可保證數據的一致性又能提高數據操作的迸發性。
可通過如下的兩種方式來獲得行級封鎖:
(1)、執行如下的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據行,其它用戶只能查詢但不能更新被封鎖的數據行.如果其它用戶想更新該表中的數 據行,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。
當出現如下之一的條件,便釋放共享更新鎖:
(1)、執行提交(COMMIT)語句;
(2)、退出數據庫(LOG OFF)
(3)、程序停止運行。
執行ROLLBACK操作不能釋放行鎖。
從上面講述可見,ORACLE RDBMS的加鎖機制,解決了并發事務的相容與互斥問題。相容保證事務的并發性,互斥確保數據的一致性。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對數據A施加獨占封鎖,T2對數據B施加了獨占 封鎖。再假設T1要對數據B加鎖,由于B已被T2獨占封鎖,因此T1置于等待狀態,等待B被釋放;現在若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。這樣就形成了兩個事務相互等待的狀態,而且永遠不能結束,此種情況稱為死鎖。
在Oracle系統中能自動發現死鎖,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,記其它的事務繼續工作下去。
從系統性能上考慮,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,不宜對基礎數據結構(表、索引、簇和視圖)進行修改