第17讲 事务并发调度
数据库中的事务处理与并发控制
数据库中的事务处理与并发控制事务处理和并发控制是数据库管理系统中非常重要的概念，它们确保数据库在多用户环境下的一致性和完整性。
本文将介绍事务处理和并发控制的概念、原理以及应用，以及常用的实现方式和技术。
一、事务处理1. 事务概述事务是数据库操作的基本单位，它表示一个逻辑上的操作序列，要么完全执行，要么完全不执行。
事务有四个基本属性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
2.事务的ACID属性- 原子性：事务中的操作要么全部成功，要么全部失败回滚，不存在部分成功的情况。
- 一致性：事务执行前后，数据库的状态保持一致性。
- 隔离性：多个事务并发执行时，相互之间是隔离的，互不干扰。
- 持久性：事务一旦提交，其结果将永久保存在数据库中，不会因为系统故障而丢失。
3. 事务的并发控制并发控制是确保多个事务并发执行时数据库一致性的重要手段。
并发控制的目标是解决脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）等问题。
二、并发控制1. 锁的概念与分类锁是一种用于控制对数据的访问的机制。
根据锁的粒度可以分为共享锁（Shared Lock）和排他锁（Exclusive Lock）。
共享锁可以被多个事务同时持有，适用于读操作，排他锁则只能被一个事务持有，适用于写操作。
2. 一级封锁协议一级封锁协议是最简单的封锁协议，它要求事务在修改数据前先获得排他锁，并在事务结束后释放锁。
这种协议可以解决脏读和不可重复读问题，但无法解决幻读问题。
3. 两段封锁协议两段封锁协议是解决并发控制问题的较为常用的协议。
它分为两个阶段，即封锁生长阶段和封锁释放阶段。
事务在生长阶段会不断获取和释放锁，直到需要提交或回滚。
这种协议可以解决脏读和不可重复读问题。
4. 多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制是一种现代的并发控制技术，它通过为每个事务分配唯一的时间戳，实现了非阻塞的并发操作。
并发调度与事务并发控制解析
并发调度与事务并发控制解析并发调度和事务并发控制是数据库管理系统中非常重要的概念。
并发调度描述了多个事务在数据库系统中同时执行的方式，而事务并发控制则确保了在并发执行的情况下数据库的一致性和隔离性。
本文将解析并发调度和事务并发控制的概念、目的和相关技术。
一、并发调度并发调度是指多个事务同时执行的方式。
在数据库管理系统中，为了提高系统的性能和资源利用率，允许多个事务同时访问数据库。
然而，如果不进行合理的调度和控制，会出现数据的混乱和冲突。
因此，设计一个有效的并发调度算法是至关重要的。
1. 目的并发调度的主要目的是保证事务的一致性和隔离性。
一致性指的是数据库在任何时间都应该满足所有事务的一致性要求；隔离性指的是事务的执行应该相互独立，互不干扰。
通过合理的并发调度算法，可以避免数据的丢失、不一致和冲突等问题，保证数据库系统的稳定性和可靠性。
2. 调度算法常见的并发调度算法包括两阶段锁协议（2PL）、时间戳协议（TS）、可串行化调度等。
这些算法通过对事务的加锁、时间戳分配和调度顺序等方式，实现了并发执行事务的合理调度。
其中，2PL算法在实际应用中较为常见，它通过申请和释放锁的方式，保证了事务的隔离性和一致性。
二、事务并发控制事务并发控制是指在并发执行的情况下，保证事务的一致性和隔离性的一系列控制技术。
它主要包括并发控制方法和一致性控制方法。
1. 并发控制方法并发控制方法主要通过锁机制和时间戳机制来保证事务的隔离性和一致性。
锁机制通过给数据对象加锁的方式，限制了其他事务对该数据对象的访问；时间戳机制通过为事务分配时间戳，按照时间戳的顺序调度和执行事务，避免了冲突和混乱。
2. 一致性控制方法一致性控制方法主要通过恢复方法和并发控制方法来保证事务的一致性。
恢复方法包括日志记录和回滚操作，用于在系统故障或事务异常终止时将数据库状态恢复到一致的状态；并发控制方法通过加锁、时间戳分配和调度等技术，保证了事务的一致性和隔离性。
数据库的事务管理与并发控制原理
数据库的事务管理与并发控制原理在数据库管理系统（DBMS）中，事务管理与并发控制是非常重要的技术。
事务是数据库操作的基本单元，而并发控制则是保证多个事务能够同时执行而不产生冲突的机制。
本文将详细介绍数据库的事务管理与并发控制原理与技术。
一、事务管理的概念事务是指对数据库进行的一系列操作的逻辑单元，它具有如下四个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
原子性（Atomicity）要求事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不执行；一致性（Consistency）要求事务在开始和结束时，数据库的状态必须是一致的；隔离性（Isolation）要求多个事务同时执行时，每个事务都感觉不到其他事务的存在；持久性（Durability）要求事务一旦提交，其结果就永久保存在数据库中，即使发生系统故障也不会丢失。
事务管理的主要任务是保证上述特性的实现。
为此，DBMS采用了一系列的机制和技术，如日志（Log）记录、锁（Lock）机制和恢复（Recovery）机制等。
日志记录机制是指在数据库执行事务过程中，将事务所做的操作记录到日志文件中。
当系统崩溃或出现故障时，可以通过事务的日志，来恢复数据库到事务执行之前的一致状态。
锁机制是在多个事务并发执行时，确保每个事务只能读取、修改对其可见，并防止多个事务对同一数据进行并发写操作。
锁分为共享锁（Shared Lock）和排他锁（Exclusive Lock）两种类型，用于控制事务对数据的访问权限。
恢复机制是在系统发生故障或异常情况下，将数据库从故障状态恢复到正常可用状态的一套操作方法和措施。
采用日志记录的方式，可以通过回滚（Rollback）或重做（Redo）操作来实现数据的恢复。
二、并发控制的原理并发控制是指对数据库中多个事务并发执行时产生的冲突进行处理和控制的技术。
在多用户访问数据库时，由于并发执行的事务可能会相互干扰，可能会导致数据不一致的问题。
知识点归纳 数据库管理系统中的事务与并发控制
知识点归纳数据库管理系统中的事务与并发控制数据库管理系统中的事务与并发控制数据库管理系统（DBMS）是用于管理和组织大量数据的软件系统。
在数据库中，事务和并发控制是两个关键的概念。
事务是数据库操作的基本单元，而并发控制是确保多个事务同时执行时数据的一致性和完整性的机制。
一、事务事务是指由一系列数据库操作组成的逻辑工作单元，这些操作要么全部执行成功，要么全部不执行。
事务必须满足以下四个特性（ACID特性）：1. 原子性（Atomicity）：事务中的操作要么全部执行成功，要么全部不执行。
如果在执行事务过程中发生错误或中断，所有的操作都将被回滚，数据库系统将恢复到事务开始之前的状态。
2. 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库必须保持一致性。
意味着事务中的操作应该满足数据库的完整性约束，如主键约束、唯一性约束等，以及其他业务规则。
3. 隔离性（Isolation）：事务应该被隔离开来，使得一个事务的执行不会影响其他事务的执行。
并发控制机制会确保事务的隔离性，以避免数据的不一致性。
4. 持久性（Durability）：一旦事务被提交，其结果应该是永久性的，不会因为系统故障而丢失。
持久性通常通过将事务的操作写入磁盘来实现。
二、并发控制并发控制是确保多个事务同时执行时数据的一致性和完整性的机制。
当多个事务同时读取和写入数据库时，可能会出现以下问题：1. 脏读（Dirty Read）：当一个事务读取了另一个未提交事务的数据时，就发生了脏读。
如果未提交事务回滚或更新了数据，则另一个事务读取的数据可能是不正确的。
2. 不可重复读（Non-repeatable Read）：在一个事务中，多次读取同一数据，但每次读取的结果都不一样。
这是因为在读取过程中，其他事务修改了数据。
3. 幻读（Phantom Read）：在一个事务中，多次查询同一范围的数据，但每次查询的结果都不一样。
这是因为在查询过程中，其他事务插入了新的数据。
事务与并发机制的关系
事务与并发机制的关系
事务和并发机制在数据库管理系统中密切相关。
事务是一系列操作的集合，这些操作要么全部成功执行，要么全部回滚，以保持数据库的一致性和完整性。
事务具有原子性、一致性、隔离性和持久性的特性。
并发机制允许多个事务同时执行，提高系统的性能和响应能力。
然而，并发执行可能会导致数据不一致和并发问题，如脏读、不可重复读和幻读。
为了解决这些问题，数据库管理系统采用了各种并发控制机制，如锁机制、隔离级别和并发控制算法。
这些机制用于确保事务之间的正确交互，防止并发问题的发生。
例如，通过使用锁机制，数据库可以确保在一个事务修改数据时，其他事务无法同时访问和修改相同的数据，从而避免数据不一致。
隔离级别可以控制事务之间的可见性和并发性，以满足不同应用场景的需求。
事务和并发机制的良好设计和实现对于确保数据库系统的正确性、可靠性和性能至关重要。
它们共同作用，使得多个用户或进程可以同时访问和操作数据库，而不会导致数据损坏或不一致。
总的来说，事务是保证数据完整性的单位，而并发机制是实现事务并发执行的手段，它们相互配合，确保数据库在多用户环境下的正常运行。
数据库事务与并发控制
数据库事务与并发控制数据库事务和并发控制是数据库管理系统中重要的概念。
事务是指一系列数据库操作组成的单个逻辑工作单元，它要么全部执行，要么全部回滚。
并发控制是指数据库管理系统控制多个事务并发执行，保持数据的一致性与正确性的机制。
数据库事务是保证数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性的机制。
原子性是指事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部不执行；一致性是指事务将数据库从一种一致状态转换为另一种一致状态；隔离性是指事务之间互相隔离，一个事务的部分结果不会对其他事务可见；持久性是指事务一旦提交，对数据的修改将永久保存在数据库中。
为了保证事务的原子性和持久性，数据库管理系统使用日志机制。
当一个事务执行时，它的每个操作都会被记录在日志中，以保证在发生崩溃等异常情况时，数据库可以通过重做日志将数据恢复到事务开始前的状态。
此外，数据库管理系统会维护一个事务表，用于记录每个事务的状态，从而实现事务的恢复与回滚。
并发控制是为了解决数据库中多个事务并发执行可能引发的问题。
当多个事务并发访问和修改数据库时，可能会产生读、写冲突、脏读、不可重复读和幻读等问题。
读写冲突指当一个事务修改某个数据时，另一个事务正在读取同一个数据，可能会导致读取到不正确的数据；脏读指一个事务读取到了另一个事务尚未提交的数据；不可重复读指一个事务在相同的查询条件下多次读取同一数据，但获得的结果不同；幻读指一个事务在相同的查询条件下多次执行查询，但获得的结果不同。
数据库管理系统采用锁机制来实现并发控制。
锁分为共享锁和排它锁，共享锁允许多个事务同时读取同一数据，而排它锁只允许一个事务修改数据。
当事务要对某个数据进行读取或修改时，需要先获得相应的锁。
数据库管理系统使用两段锁协议来保证事务的隔离性和一致性。
根据两段锁协议，一个事务在执行过程中分为两个阶段：上半部阶段（加锁阶段）和下半部阶段（解锁阶段）。
在上半部阶段，事务可以获取锁，但不能释放；在下半部阶段，事务可以释放锁，但不能获取。
关系数据库事务概念和事务调度方法
关系数据库事务概念和事务调度方法事务是数据库管理系统中的一个基本概念，指的是一组数据库操作的集合，在一个单独的逻辑工作单元中执行，要么全部成功执行，要么全部失败回滚。
事务具有以下四个特性，通常简称为ACID特性：1. 原子性（Atomicity）：事务作为一个整体被执行，要么全部成功，要么全部失败回滚。
2. 一致性（Consistency）：事务执行前和执行后，数据库必须保持一致状态。
例如，一个账户从A转账到B，要么两个账户金额都增加，要么都不增加，不能出现只增加一个账户金额的情况。
3. 隔离性（Isolation）：事务在并发执行时，应该与其他事务相互隔离，使得每个事务感觉像在独立运行。
具体来说，事务应该保证读写操作不会相互干扰，并最终得出和串行执行一样的结果。
4. 持久性（Durability）：事务一旦提交，其对数据库的修改应该是永久性的，即使发生系统故障也不会丢失。
事务调度方法是指在多个事务并发执行时，调度执行的具体策略。
常见的事务调度方法有以下几种：1. 串行调度（Serial Schedule）：所有事务按照其提交的先后顺序一个接一个地执行，直到所有事务都完成。
这种方法保证了事务之间的隔离性，但并发性能比较低。
2. 可串行性调度（Serializable Schedule）：事务并发执行，但系统的最终结果和一些串行调度的结果一致。
-前提：在事务提交之前，数据库系统能够感知所有参与该事务的其他事务。
-算法：-事务提交前，检查其他事务是否存在冲突。
-若存在冲突，则等待其他事务提交完成。
-若不存在冲突，则提交事务。
-这种方法保证了事务之间的一致性和隔离性，但需要较多的系统资源和复杂的协调机制。
3. 丢失更新调度（Lost Update Schedule）：多个事务并发执行，相互之间可能会造成丢失数据的更新。
-示例：事务A读取数据并进行修改，事务B也读取同样的数据并修改，然后先提交的事务会覆盖后提交的事务的更新。
数据库事务处理和并发控制的实现方法
数据库事务处理和并发控制的实现方法数据库事务处理和并发控制是数据库管理系统（DBMS）中非常重要的两个方面。
事务处理确保数据库的一致性和完整性，而并发控制则解决了多个事务同时对数据库进行访问时可能出现的冲突和不一致性的问题。
本文将介绍事务处理和并发控制的实现方法。
一、事务处理事务是指一系列数据库操作的逻辑单位，要么全部执行，要么全部回滚。
事务的ACID特性是指原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
实现事务处理的方法有以下几种：1.手动控制：开发人员可以使用编程语言提供的事务操作（如BEGIN、COMMIT和ROLLBACK语句）来手动控制事务的开始、提交和回滚。
这需要开发人员确保在事务中的每个操作都正确执行，并在发生错误时进行回滚操作。
2.基于记录的日志：可以使用基于记录的日志来实现事务处理。
在数据库操作之前，系统会将事务的操作记录到日志中，以便在发生故障时进行恢复。
通过回放日志中的操作，可以重新执行事务或撤消部分操作。
3.两阶段提交（Two-phase Commit）：这是一种分布式环境下的事务处理方法。
在这种方法中，有一个协调者和多个参与者。
在第一阶段，协调者询问每个参与者是否准备好提交事务。
如果所有参与者都准备好了，那么在第二阶段，协调者会要求所有参与者提交事务。
4.并发控制：并发控制是事务处理的重要组成部分，可以使用锁机制来解决并发访问数据库时可能出现的冲突和数据不一致性问题。
二、并发控制并发控制是解决多个事务同时对数据库进行访问时可能出现的冲突和不一致性的问题。
并发控制的目标是保证事务的一致性和隔离性。
实现并发控制的方法有以下几种：1.锁：锁是最常用的并发控制机制之一。
通过在数据库对象（如表、行、列等）上设定锁，可以控制事务对数据库对象的访问。
锁可以分为两种类型：共享锁（Shared Lock）和排他锁（Exclusive Lock）。
数据库中的事务管理与并发控制策略
数据库中的事务管理与并发控制策略在数据库系统中，事务管理和并发控制是两个非常重要的概念。
事务管理是指对数据库操作的一组操作的管理和控制，而并发控制是指在多个用户同时访问数据库时如何保证数据的一致性和完整性。
本文将详细介绍数据库中的事务管理和并发控制策略，包括事务的基本概念、事务的特性、事务控制和并发控制的方法等内容。
一、事务的基本概念事务是数据库操作的基本单位，是由一组数据库操作组成的逻辑工作单元。
事务具有ACID（原子性、一致性、隔离性和持久性）的特性，保证了数据库操作的一致性和完整性。
事务包括四个基本操作：开始事务、提交事务、回滚事务和保存点，这些操作可以保证数据库的一致性和完整性。
例如，在一个银行数据库中，当用户进行转账操作时，系统需要同时更新两个用户的余额，为了保证转账操作的一致性，需要将这两个操作放在一个事务中进行提交或者回滚。
二、事务的特性1.原子性：事务是一个不可分割的工作单元，事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败。
2.一致性：事务执行前后数据库的状态必须保持一致，即事务执行过程中数据库的数据应该满足数据完整性约束。
3.隔离性：多个事务并发执行时，每个事务的操作应该和其它事务的操作相互隔离，互不干扰。
4.持久性：一旦事务提交，其对数据库的修改应该永久保存，即使系统崩溃也不应该丢失数据。
三、事务控制事务控制是对数据库中事务的控制和管理，包括事务的开始、提交、回滚和保存点等操作。
在数据库设计中，通常会定义事务的处理和控制策略，以保证数据库的一致性和完整性。
常见的事务控制策略包括：1.串行化：串行化是最简单的事务控制策略，它通过顺序执行事务，保证数据库的一致性和完整性。
但是串行执行会降低并发性能，影响系统的响应速度。
2.并行化：并行化是通过将多个事务同时执行，提高系统的处理能力和效率。
但是并行执行可能会导致数据的不一致性和冲突，需要通过并发控制来解决。
3.乐观并发控制：乐观并发控制是一种基于冲突检测的并发控制策略，通过在事务提交时检测冲突来判断事务的执行顺序，可以有效提高系统的并发性能。
事务调度的概念
事务调度的概念事务调度是指对于并发执行的多个事务，在不同的时间点上按照一定的调度策略，分配和安排各个事务的执行顺序和并发量的过程。
事务调度对于提高数据库系统的并发性能、保证事务的一致性和隔离性具有重要的作用。
事务调度可以看作是一个事务的执行序列，也可以看作是一个事务的并发执行管理器。
它需要维护一个事务的执行顺序，以及在不同时间点上分配和安排各个事务的执行。
调度程序需要考虑并发操作之间的依赖关系、冲突关系以及事务的隔离级别要求，使得各个事务能够按照一定的顺序、并发量和时间点执行。
在事务调度中，有以下几个重要的概念：1. 事务：数据库中的一个操作序列，要么全部执行成功，要么全部回滚到初始状态。
事务具有原子性、一致性、隔离性和持久性的特性。
2. 并发：多个事务在同一时间段内同时执行的现象。
3. 冲突：当两个或多个事务在同一时间段内要求访问同一个数据项，且至少有一个事务要求修改数据时，就会发生冲突。
4. 依赖：两个或多个事务之间的关系，其中一个事务的执行结果对其他事务的执行结果有影响。
5. 隔离级别：定义了一个事务在被其他事务访问时可见多少数据，常见的隔离级别有读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
事务调度的目标是保证数据库系统的并发性和数据的一致性。
一个好的事务调度策略需要满足以下几个要求：1. 互斥性：保证并发执行的事务之间彼此不会相互干扰，避免发生冲突。
2. 一致性：保证所有事务的执行结果与串行执行的结果一致。
3. 持久性：当一个事务提交时，其所做的改变应该持久地保存在数据库中。
4. 隔离性：不同事务之间应该彼此隔离，互不干扰。
在实际中，常用的事务调度策略有以下几种：1. 串行调度：所有事务按照其提交的顺序依次执行，不会并发执行。
这种调度策略保证了事务的一致性和隔离性，但并发性能比较低。
2. 非串行调度：事务可以并发执行，但需要满足一定的调度策略，如时间戳调度、基于锁的调度、多版本调度等。
这些调度策略可以提高并发性能，但需要解决冲突和依赖关系。
后端开发知识：后端开发中的事务和并发控制
后端开发知识：后端开发中的事务和并发控制后端开发是现代软件开发中不可缺少的一部分。
其中，事务和并发控制是后端开发中非常重要的概念。
在本文中，我们将深入探讨这些概念，以便更好地理解和应用它们。
事务事务是指一系列操作的组合，这些操作构成一个不可分割的工作单元，要么全部完成，要么全部失败。
事务是数据库管理系统（DBMS）中的一个重要概念，它确保了对于数据的修改是有对应的原子性、一致性、隔离性和持久性的。
这四个特性也被称为ACID属性。
原子性。
一个事务中的操作要么全部成功，要么全部失败。
如果事务在中途发生错误，系统将撤销所有已经完成的操作，使数据回滚到事务开始时的状态。
一致性。
当事务完成时，数据库的状态必须与预期的状态一致。
这意味着，在一个事务中，所有的操作都必须被正确地执行，否则事务将被回滚到原始状态。
隔离性。
对于多个并发执行的事务，每个事务必须与其他事务隔离，以防止并发执行时产生的数据不一致的问题。
持久性。
事务一旦提交，其更改就应该是永久性的。
即使系统发生故障，也应该能够通过恢复机制将所有更改持久保存。
事务的应用事务在后端开发中的应用非常广泛。
例如，在一个电子商务网站中，当客户下订单时，订单的创建和更新应该在一个事务中完成，以确保订单数据的一致性；另一个例子是在企业级应用程序中，当在多个数据库表中插入或更新数据时，应使用事务，以确保所有操作都成功或全部失败。
并发控制并发控制是指在多个用户并发访问数据库时，保持数据的一致性和完整性的一种技术。
并发访问数据库是很常见的情况，但是多个用户同时修改同一个数据可能会导致不一致的结果。
因此，必须采取措施保证数据的一致性。
并发控制的方法在后端开发中，有几种常用的并发控制机制。
它们各自的优点和适用范围如下：锁。
锁是一种常用的并发控制机制。
在多个并发事务中，当一个事务正在访问数据库资源时，其他事务必须等待这个事务释放锁后才能访问该资源。
锁可以起到控制并发访问的作用，保证数据的一致性。
数据库事务并发控制的优化与实现
数据库事务并发控制的优化与实现数据库事务并发控制是确保数据一致性和并发性的重要机制。
在多用户同时操作数据库时，可能会出现数据的冲突，如丢失修改、脏读和不可重复读等问题。
为了解决这些问题，数据库系统通过事务并发控制机制来管理并发操作。
为了优化并实现数据库事务的并发控制，可以采取以下措施：1. 事务隔离级别设置：数据库系统提供了不同的事务隔离级别，如读未提交（read uncommitted）、读已提交（read committed）、可重复读（repeatable read）和串行化（serializable）。
根据业务需求和数据的一致性要求，选择合适的隔离级别来控制事务的并发。
2. 并发控制机制选择：数据库系统通常提供两种并发控制机制：锁定机制和多版本并发控制（MVCC）。
锁定机制通过加锁来限制并发操作，包括共享锁和排他锁；MVCC则通过版本号控制来实现并发控制。
根据业务特点和系统性能需求选择合适的并发控制机制，以提高数据库事务的并发性能。
3. 优化数据库索引：合理的数据库索引设计可以加快查询速度，减少锁的竞争，提高并发性能。
根据数据库的读写模式和查询需求，选择合适的索引策略，包括主键索引、唯一索引、聚簇索引和非聚簇索引等。
4. 事务批处理操作：对于需要频繁操作的事务操作，可以考虑将其合并为批处理操作，减少事务开始和结束的开销，提高并发性能。
例如，将多条SQL语句合并成一个事务进行提交，减少事务的开销，提高系统吞吐量。
5. 并发控制策略调优：根据并发控制机制和业务需求，调整并发控制策略，以达到最优的并发性能。
例如，在锁定机制中，可以采用粒度锁定的方式来减少锁定粒度，降低锁的竞争；在MVCC机制中，可以调整版本控制的策略，如快照隔离、多版本链和版本回滚等，以提高并发性。
6. 合理的事务设计：对于频繁访问同一数据的事务，可以将其拆分为多个小事务，减少事务之间的冲突，提高并发性能。
同时，合理设置事务的隔离级别和事务提交的频率，以权衡数据一致性和并发性需求。
数据库事务的处理方式与并发控制方法
数据库事务的处理方式与并发控制方法数据库事务是指对数据库的一组操作，组成事务的操作要么完全执行，要么完全不执行，它具有原子性、一致性、隔离性和持久性的特性。
在数据库系统中，事务的处理方式和并发控制方法是保障数据的一致性和并发性的关键。
事务处理方式有两种：主动方式和被动方式。
主动方式是指程序员显式地编写代码来处理事务，包括事务的开始、提交和回滚等。
在主动方式中，程序员需要负责事务的控制，确保每个事务的正确执行。
被动方式是指数据库管理系统自动进行事务处理，程序员不需要编写额外的代码。
被动方式下，数据库会自动将每个SQL语句执行作为一个事务进行处理。
如果在执行过程中发生错误，系统会自动回滚事务，撤销已经执行的操作。
主动方式适用于复杂的事务处理，可以灵活地控制事务的开始、提交和回滚。
被动方式则更适合简单的事务处理，减少了程序员的工作量，但灵活度较低。
并发控制方法是为了解决多个用户并发访问数据库时可能引发的一致性问题。
以下介绍几种主要的并发控制方法。
1. 锁定机制：通过锁定数据项的方式，控制对数据的访问，在读取、修改和释放数据之前，加上相应的锁定。
锁定机制分为乐观锁和悲观锁。
悲观锁认为数据会被其他事务修改，因此在操作数据之前先加上锁定，保证在一个事务完成之前其他事务不能修改相同的数据。
乐观锁则默认其他事务不会修改数据，只在更新数据时进行冲突检测。
2. 并发控制图：将每个事务抽象为节点，事务之间的冲突关系抽象为边，建立并发控制图。
通过检测图中是否存在环来判断是否存在死锁，进而采取相应的处理措施。
3. 时间戳机制：为每个事务分配一个唯一的时间戳，根据不同的时间戳来确定操作的顺序。
时间戳机制分为基于版本的和无锁机制。
基于版本的时间戳机制，每个事务在进行读操作时会使用之前版本的数据来进行读取，而写操作会生成新的版本号。
无锁机制则是避免使用锁，通过数据的版本号来进行控制。
4. 多版本控制：为每个事务提供一个可见的数据版本，不同的事务可以同时读取不同版本的数据，不会出现冲突。
数据库中事务并发控制的算法设计与实现
数据库中事务并发控制的算法设计与实现数据库是现代信息系统中不可或缺的组成部分，而事务并发控制是保证数据库的一致性和可靠性的重要手段。
在多用户同时访问数据库的情况下，事务并发控制算法的设计和实现显得尤为重要。
1. 事务的概念和特性事务是指一组数据库操作，它们被视为一个逻辑单元，并且要么全部执行成功，要么全部不执行。
事务具有四个特性，即原子性、一致性、隔离性和持久性。
原子性指事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部回滚；一致性指事务执行前后数据库的状态保持一致；隔离性指不同事务之间的操作互相隔离，互不干扰；持久性指事务一旦提交，其结果将永久保存在数据库中。
2. 并发控制的需求在多用户并发访问数据库时，可能会出现一些问题，如丢失更新、脏读、不可重复读和幻读。
为了解决这些问题，需要对并发操作进行控制。
并发控制的目标是保证事务的隔离性和一致性。
3. 事务的调度和并发控制事务的调度是指多个事务之间的执行顺序。
调度的目标是保证事务的隔离性和一致性，并尽可能提高系统的并发度。
常见的事务调度算法有串行调度、可串行化调度和并发调度。
4. 串行调度串行调度是最简单的调度方式，每次只允许一个事务执行，其他事务需要等待。
串行调度保证了事务的隔离性和一致性，但并发度较低，无法充分利用系统资源。
5. 可串行化调度可串行化调度是指多个事务按照某种顺序执行，使得其结果与串行调度的结果一致。
可串行化调度通过加锁机制来保证事务的隔离性和一致性。
常见的锁机制有共享锁和排他锁。
共享锁允许多个事务同时读取一个数据项，排他锁只允许一个事务对数据项进行读写操作。
6. 并发调度并发调度是指多个事务同时执行，通过并发控制算法来保证事务的隔离性和一致性。
并发控制算法有两阶段锁定协议（2PL）、多版本并发控制（MVCC）等。
2PL是最常用的并发控制算法之一，它将事务分为两个阶段，即加锁阶段和解锁阶段。
在加锁阶段，事务申请所需的锁，如果锁不可用，则事务进入等待状态。
数据库中的事务管理与并发控制策略
数据库中的事务管理与并发控制策略在数据库系统中，事务管理和并发控制是两个重要的关键概念。
事务管理指的是对数据库中的所有操作进行分组，并提供一种机制来确保这些操作要么全部执行成功，要么全部回滚到事务开始之前的状态。
而并发控制策略则是用于管理多个用户同时对数据库进行访问和操作时的冲突问题。
事务管理的概念最早由E. F. Codd在1970年提出，并由ACID （原子性、一致性、隔离性和持久性）属性来描述和评估。
原子性指的是事务要么全部执行，要么全部回滚；一致性指的是事务执行前后数据库必须保持一致状态；隔离性指的是事务在执行过程中的修改对其他事务不可见；持久性指的是事务提交后对数据库的修改必须永久保存。
事务管理的目的是保证数据库的数据一致性，从而提高系统的可靠性和可用性。
并发控制策略是为了解决多个事务并发执行时可能出现的读写冲突问题。
常见的并发控制策略包括锁定，时间戳和乐观并发控制。
锁定是一种常用的并发控制策略，通过在并发事务之间引入锁，来协调并发事务对数据库对象的访问。
锁可以分为两种类型：共享锁和排他锁。
共享锁用于读操作，多个事务可以同时获取共享锁并读取数据，但是不能对数据进行修改。
排他锁用于写操作，事务获取排他锁时，其他事务无法获取共享锁或排他锁，从而确保事务对数据的修改是互斥进行的。
锁定方式可以细分为共享锁和排他锁，悲观锁和乐观锁。
悲观锁是指事务在执行期间会持有锁，以防止其他事务对数据的干扰。
乐观锁是指事务在执行期间不会事先持有锁，而是在提交时根据比较结果判断是否出现冲突。
时间戳是另一种常用的并发控制策略，每个事务在开始执行时都会被分配一个唯一的时间戳。
当事务读取或修改数据时，会将时间戳与数据项的时间戳进行比较，如果事务的时间戳早于数据项的时间戳，则表示数据项已被其他事务修改，该事务将进行回滚；如果事务的时间戳晚于数据项的时间戳，则表示数据项是可用的，该事务可以读取或修改数据。
时间戳并发控制策略通过为每个事务分配唯一的时间戳，以及通过比较时间戳来解决并发冲突。
第17讲 事务并发调度
方释放另一些数据对象以便对其封锁,结果(jiē guǒ)所
有事务都不能结束,则发生死锁。
共三十页
死锁
死锁发生(fāshēng)的条件
①互斥条件：事务请求对资源的独占控制；
②等待条件：事务已持有一定资源，又去申请并等待其他
资源；
③非抢占条件：直到资源释放持有它的事务释放之前，不可能
回顾(huígù)
T-SQL整合：
表达示、运算符、流程控制语句（顺序(shùnxù)执行、条件
分支、循环和跳转）。
共三十页
数据库原理(yuánlǐ)与应用
第17讲 事务(shìwù)并发调度
共三十页
提纲(tígāng)
重点
了解多事务并发调度可能导致的错误：丢失修改、读脏
数据、不可重复读。
了解S锁和X锁。
优点：能确保数据的一致性不被破坏；
缺点：在多用户并发的情形下，效率较低。
并发调度：
多个事务可以同时执行。
优点：提高系统吞吐量；
缺点：可能会破坏数据的一致性。
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事务(shìwù)调度例子
串行调度1
思考(sīkǎo)：调度的结果是否保证了数据一致性（数据平衡）?
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事务(shìwù)调度例子
了解死锁的原因和解除(jiěchú)死锁的方法。
了解SQL Server的隔离级别。
难点：
丢失修改、读脏数据、不可重复读三种错误的产生原因
死锁的原因
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1. 并发调度(diàodù)与控制原理
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事务(shìwù)调度
是指系统执行事务指令的时间顺序。有串行调度和并发
调度两种。
并发事务的调度和控制方案
并发事务的调度和控制方案随着信息系统的发展和应用，对于事务处理的需求越来越多。
并发事务是指在同一时间段内同时进行的多个事务操作。
然而，由于并发事务的特殊性，可能会引发各种问题，如数据不一致、死锁等。
因此，设计一个高效可靠的并发事务调度和控制方案显得尤为重要。
一、并发事务的调度事务调度是指确定事务之间执行顺序的过程。
合理的事务调度可以提高系统的并发能力和性能，同时保证数据的一致性。
1.1 短事务优先调度短事务优先调度是指优先执行执行时间短的事务。
这种调度方式适用于事务相对简单，执行时间短暂的情况，可以减少系统的响应时间和事务的等待时间。
1.2 长事务优先调度长事务优先调度是指优先执行执行时间长的事务。
这种调度方式适用于事务执行时间较长且执行频率较低的情况，可以避免长事务一直等待的情况，提高长事务的优先级。
1.3 先来先服务调度先来先服务调度是指按照事务到达的顺序进行调度，保证事务的公平性。
这种调度方式适用于对事务响应时间要求不高，系统并发能力要求较低的情况。
1.4 最短事务优先调度最短事务优先调度是指按照事务需要的资源和执行时间来确定调度顺序。
这种调度方式可以有效地利用系统资源，提高系统的并发性能。
二、并发事务的控制事务控制是指对并发事务进行同步和协调的过程。
恰当的事务控制可以避免冲突、死锁等并发问题的发生。
2.1 锁定机制锁定机制是指对资源进行加锁以实现事务的隔离和互斥。
常见的锁定方式包括共享锁和排他锁。
共享锁允许多个事务同时读取同一资源，而排他锁则只允许一个事务写入资源。
通过合理使用锁定机制，可以保证事务的一致性和数据的完整性。
2.2 时间戳机制时间戳机制是指为每个事务分配一个唯一的时间戳，并按照时间戳的顺序进行调度。
通过时间戳机制，可以避免死锁的发生，保证并发事务的顺序性和一致性。
2.3 两阶段提交协议两阶段提交协议是一种用于分布式事务的协议，包括准备阶段和提交阶段。
在准备阶段，所有参与者向协调者发送准备请求，并等待协调者的决策。
数据库中的事务管理与并发控制
数据库中的事务管理与并发控制随着信息化进程的推进，各类应用系统愈发庞大、复杂，数据管理也变得日益重要。
而数据库的使用无疑成为各种应用系统建设的核心功能之一。
与此同时，数据库中的事务管理和并发控制也逐渐成为我们必须面对和掌握的重要内容。
事务的概念和特点在了解什么是事务管理之前，我们先要了解什么是事务。
事务是指数据库操作（增、删、改、查）的一个逻辑单元，是由一系列操作步骤组成的集合。
在这个集合中，任何一步操作的失败都会导致整个操作的失败，同时操作步骤之间也是有一定的逻辑顺序的。
我们可将一个事务用“ACID”来描述，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
其中，原子性指的是事务是一个不可分割的最小工作单元，要么全部完成，要么全部不完成；一致性指的是事务中的各项操作都成功执行后，数据将处于一致性的状态；隔离性指的是每个事务的执行是相互独立的，彼此之间不会产生干扰；持久性指的是事务对数据的修改结果是永久性的，不受系统宕机或发生错误的影响。
并发控制的重要性与事务管理类似，控制并发也是数据库管理中的一个重要问题。
随着数据量和应用程序的逐渐增长，单一用户访问数据库的情况变得越来越少，而同时有多个用户同时访问数据库的情况越来越多。
如果这时不加控制地操作数据库，就会出现数据不一致、重复读取等问题。
所以并发控制就变成了必不可少的内容。
并发控制的目标一方面是保证所有事务的隔离性，另一方面是提高数据库的吞吐量。
这里的隔离性指的是，不同用户之间的数据操作不会相互干扰，每个用户看到的数据状态应该是正确和一致的，而吞吐量则指的是在保证数据一致性和完整性的同时尽量提高并发访问量。
因此，实现并发控制至关重要。
实现事务管理与并发控制的机制数据库管理系统（DBMS）是实现事务管理与并发控制的机制，其中最核心的机制就是多版本并发控制（MVCC）。
这种机制是基于日志记录和快照隔离的，在执行查询语句时，系统会根据事务启动时的时间戳、快照版本号等信息来判断当前事务可见哪些数据。
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并发控制的任务
������ 并发控制的任务
保证事务的并发调度是正确的（保证隔离性/可
串行化——效果等价于某个串行调度）
保证数据一致性不会被破坏
封锁机制
封锁的概念 ������ 封锁的基本类型 ������ 封锁的相容矩阵
封锁的概念
������ 封锁 一个事务在对某个数据对象（关系、元组等）进 行操作前，可向系统申请对其加锁 ������ 对某个数据对象加锁后，其它事务就不能对 这个数据对象进行某些操作，直到原来加锁的 事务释放锁为止
一级封锁协议
������ 一级封锁协议
若事务对A做的是修改操作，则要求首先对其加X锁 （第一次read/write之前），并且直到事务结束才 能释放X锁（commit或rollback后） 若事务对A做的是读取操作，则没有任何要求（加锁/ 不加锁都可以）
������ 一级封锁协议可解决丢失修改的问题 思考：Why? 分析：没有事务能够修改，其它事务正在修改，还未 提交的数据
一级封锁协议
������ 一级封锁协议的例子
事务T1
符合一级封锁协议
事务的隔离性级别：丢失修改
丢失修改的并发调度
二级封锁协议
二级封锁协议 一级封锁协议＋ 若事务对A做的是读取操作，则要求首先对其加 S锁（第一次read之前）。读操作后可在任意 时刻释放S锁 ������ 二级封锁协议可解决读脏数据的问题 思考：Why? 没有事务能够读取其它事务正在修改，还未提交 的数据
封锁的相容矩阵
������ 封锁的相容矩阵
Y=Yes，相容的请求 N=No，不相容的请求
封锁协议
������ 封锁协议
事务对数据对象加锁时，还需要遵守某些规则， 包括：何时加锁，何时释放。称这些规则为封 锁协议(Locking Protocol)
������ 几种封锁协议 一级封锁协议 二级封锁协议 三级封锁协议
1. 并发调度与控制原理
事务调度
是指系统执行事务指令的时间顺序。有串行调度和并发 调度两种。 串行调度： 执行完一个事务才开始执行下一个事务。 优点：能确保数据的一致性不被破坏； 缺点：在多用户并发的情形下，效率较低。 并发调度： 多个事务可以同时执行。 优点：提高系统吞吐量； 缺点：可能会破坏数据的一致性。
事务的隔离性级别：读 ““脏””数据
读“脏”数据的并发调度
三级封锁协议
三级封锁协议 一级封锁协议＋ 若事务对A做的是读取操作，则要求首先对其加 S锁（第一次read之前），且直到事务结束才 能释放S锁（commit或rollback后） ������ 三级封锁协议可解决不可重复读的问题 思考：Why? 没有事务能够修改其它事务正在读取的数据
回顾
T-SQL整合： 表达示、运算符、流程控制语句（顺序执行、条件分支、 循环和跳转）。
数据库原理与应用
第17讲 事务并发调度源自提纲重点 了解多事务并发调度可能导致的错误：丢失修改、读脏 数据、不可重复读。 了解S锁和X锁。 了解死锁的原因和解除死锁的方法。 了解SQL Server的隔离级别。 难点： 丢失修改、读脏数据、不可重复读三种错误的产生原因 死锁的原因
解决死锁的方法
死锁检测和恢复
超时法 如果等待封锁的时间超过限时，则撤消该事务 等待图法 如果发现图中存在回路，则表示系统中出现了死锁
T2
T4
T2
T4
T1
T1
T3
T3
10.6 SQL Server的锁机制
本章小结
并发调度可以提高系统吞吐率，但可能破坏数据一致性。 封锁是并发控制机制。有X锁、S锁。可能产生死锁。
死锁
死锁发生的条件 ①互斥条件：事务请求对资源的独占控制； ②等待条件：事务已持有一定资源，又去申请并等待其 他资源；
③非抢占条件：直到资源释放持有它的事务释放之前， 不可能将该资源强制从持有它的事务夺去；
④循环等待条件：存在事务相互等待的等待图； 定理：在条件① ② ③成立的前提下，条件④是死锁存在 的充分必要条件
事务的隔离性级别：不可重复读
不可重复读的并发调度
死锁
事务号 T1 T2 T3 占有资源号 R1 R3 R2 请求资源号 R2 R1，R2 R3
T2(R3) )->R2,R1
T1(R1)->R2
T3(R2) )->R3
封锁带来的问题-死锁
所有事务都被封锁了一些数据对象,并相互等 待对方释放另一些数据对象以便对其封锁,结 果所有事务都不能结束,则发生死锁。
小课
复习总结
解决死锁的方法
预防死锁 预先占据所需的全部资源，要么一次全部封锁要么不
封锁；
缺点：难预知需要封锁哪些数据并且数据使用率低；
所有资源预先排序：事务按规定顺序封锁数据；
使用抢占与事务回滚：给每个事务分配一个时间戳，若 事务T2所申请的锁已经被T1持有，可以比较T1与T2 的时间戳，来决定是否回滚T1，并将T1释放的锁授 予T2；
事务调度例子
串行调度1 思考：调度的结果是否保证了数据一致性（数据平衡）?
事务调度例子
串行调度2 思考：调度的结果是否保证了数据一致性?
事务调度例子
并发调度1 思考：调度的结果是否保证了数据一致性? 思考：T1、T2读取的是否为对方修改过的数据？
事务调度例子
并发调度2������ 思考：调度的结果是否保证了数据一致性?������ 思考：T1、T2读取的是否为对方修改过的数据？
封锁的基本类型
������ 封锁的基本类型 X锁，又称写锁，或排它锁 ������ 一个事务对数据对象A进行修改操作前，给A 加上X锁。 ������ 加上X锁后，其它任何事务都不能再对A加任 何类型的锁，直到释放A上的X锁为止 S锁，又称读锁，或共享锁 ������ 一个事务对数据对象A进行读取操作前，给A 加上S锁。 ������ 加上S锁后，其它事务能再对A加S锁，但不 能加X锁，直到释放A上的S锁为止