第17讲事务并发控制
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是指一组数据库操作被视为一个不可分割的工作单元，要么全部执行成功，要么全部回滚到初始状态。
并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下，保证数据的一致性和隔离性。
本文将介绍数据库事务和并发控制的概念、原理及常用方法。
一、数据库事务的概念数据库事务是数据库管理系统中的一个重要概念，它是指一组数据库操作，这些操作要么全部执行成功，要么全部回滚。
事务具有以下四个特性，通常使用ACID来描述：1. 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，没有中间状态。
2. 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库的完整性约束没有被破坏。
3. 隔离性（Isolation）：并发执行的事务之间是相互隔离的。
4. 持久性（Durability）：事务一旦提交，对数据库的改变是永久的。
二、并发控制的概念当多个用户同时访问数据库时，就会出现并发操作的情况。
并发控制是为了保证并发操作时数据的一致性和隔离性。
常见的并发控制方法有锁定机制、时间戳机制和多版本并发控制。
1. 锁定机制锁定机制是最常见的并发控制方法，其中包括共享锁（Shared Lock）和排它锁（Exclusive Lock）。
共享锁允许多个事务同时读取同一数据项，而排它锁则只允许一个事务进行写操作。
2. 时间戳机制时间戳机制使用时间戳来标记事务的开始和结束时间，每个事务都有一个唯一的时间戳。
在并发执行时，事务的读操作只能读取其他事务提交前的数据，写操作会根据时间戳决定是否允许执行。
3. 多版本并发控制多版本并发控制（Multiversion Concurrency Control）通过为每个写操作创建一个新的版本来解决并发冲突。
读操作可以读取到其他事务未提交的最新版本，从而避免了锁定机制的应用。
三、常用的并发控制方法在实际应用中，为了保证数据库的并发控制，我们可以采用以下常用的方法：1. 两阶段锁定（Two-Phase Locking，2PL）2PL是一种基于锁定机制的并发控制方法，它包含两个阶段：锁定阶段和释放阶段。
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。
数据库事务的并发控制
数据库事务的并发控制数据库系统是应用最广泛的信息管理系统之一，不论在企业还是个人的应用中都发挥着重要的作用。
而在数据库系统的高并发场景下，当多个事务同时访问数据库时，就会引发并发控制问题。
这些问题包括丢失修改、不可重复读、幻象问题等。
本文将详细介绍数据库事务的并发控制方法。
1. 悲观并发控制悲观并发控制（Pessimistic Concurrency Control，PCC）是指在事务执行时，假设其他事务可能会修改相同的数据，为了防止数据损坏，将数据锁住，直到当前事务结束才释放锁。
悲观并发控制可以避免并发修改同一数据的问题，但会带来额外的开销和效率下降。
在PCC中，为了防止数据损坏，需要使用锁机制。
最常见的锁是共享锁和排它锁。
共享锁允许一个事务读取数据，但其他事务不能对数据进行修改，而排它锁则允许一个事务读取和修改数据，但其他事务不能对数据进行访问。
2. 乐观并发控制乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control，OCC）是指在事务执行时，不假设其他事务会修改相同的数据。
事务执行时，首先读取数据并记录数据的版本号，当要提交事务时，检查数据的版本号是否与执行事务前的版本号相同。
如果版本号相同，则提交事务，否则事务执行失败。
在OCC中，为了执行事务时不破坏数据的完整性，需要使用版本控制机制。
版本控制机制通常在数据记录中保存版本号和事务ID。
当数据修改时，版本号和事务ID都会更新。
3. 时间戳并发控制时间戳并发控制（Timestamp-based Concurrency Control，TCC）是指为每个事务分配一个时间戳（或序列号），在事务执行时，每个数据也有一个时间戳，事务只能访问其时间戳小于等于事务时间戳的数据，否则事务被阻塞。
在TCC中，为了使时间戳能够正常工作，数据库需要保证时间戳严格递增，并且在并发执行时保证事务之间不会相互干扰。
同时，TCC机制还需要对不同类型的操作进行分配不同的时间戳，以满足不同类型的应用场景。
数据库事务的并发控制
数据库事务的并发控制数据库事务的并发控制是指在多个用户同时访问数据库时，保证数据的一致性和隔离性的一种机制。
在并发环境中，多个事务可能同时读取和修改数据库中的数据，如果没有合适的控制机制，可能会导致数据的错乱或者丢失。
因此，数据库管理系统提供了各种技术来确保事务的并发执行时不会产生冲突。
一、锁机制在数据库中，最基本的并发控制机制是锁机制。
通过事务在读取或修改某个数据时，对该数据进行锁定，其他事务在需要访问相同数据时，必须先获得相应的锁才能进行操作。
锁的类型包括共享锁和排他锁。
共享锁允许多个事务对同一数据进行读操作，而排他锁则只允许一个事务对数据进行写操作。
通过合理地给数据对象加锁，可以防止事务之间的读写冲突，保证数据的一致性和隔离性。
二、并发控制策略除了锁机制，数据库管理系统还提供了其他并发控制策略。
其中最常用的策略有以下几种：1. 串行化（Serializability）：将并发执行的事务转化为串行执行的效果。
在串行化的并发控制策略下，事务按照先后顺序一个接一个地执行，每个事务都完全独立。
尽管串行化策略保证了完全的数据一致性，但是它的效率较低，不适用于并发访问较多的数据库系统。
2. 乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control，简称OCC）：这种策略假设并发事务之间的冲突是较少的，它允许多个事务同时访问数据库，并在事务提交时通过一种检查机制来保证数据的一致性。
当检测到冲突时，OCC会回滚某个事务并允许其他事务重新执行。
这种策略的优点是不需要显式加锁，减少了锁开销，但是需要更多的检查工作。
3. 悲观并发控制（Pessimistic Concurrency Control，简称PCC）：与乐观并发控制相反，悲观并发控制策略假设并发事务之间的冲突是常见的，因此采取悲观的态度，在访问数据时总是假设其他事务会对数据进行修改，并对数据加锁。
虽然悲观并发控制策略能够确保数据的一致性，但是在高并发的情况下会导致大量的锁竞争，从而降低了系统的性能。
数据库事务的并发控制
数据库事务的并发控制数据库是现代应用程序中最常用的数据存储解决方案之一。
在多用户同时访问数据库的情况下，需要确保并发操作不会导致数据不一致或丢失。
数据库事务的并发控制就是处理这种并发访问的关键技术。
并发控制是通过一系列的技术和机制来确保数据库的完整性和一致性。
本文将介绍数据库事务的并发控制的一些常见方法和技术。
1. 锁机制最常见的并发控制方法是锁定资源。
通过加锁来控制对数据库中的某个资源的访问，以防止其他事务对该资源进行修改。
常见的锁分为共享锁和排他锁，共享锁可同时由多个事务持有，排他锁则要求独占资源。
通过锁机制，可以防止并发事务之间的数据冲突和不一致性。
2. 两阶段锁定为了进一步提高数据库并发控制的效率和可靠性，引入了两阶段锁定（Two-Phase Locking，2PL）技术。
该技术分为两个阶段：加锁阶段和解锁阶段。
在加锁阶段，事务对数据进行读或写操作时会加锁，直到事务提交或终止后才会解锁。
这种锁定方式能够有效避免数据冲突。
3. 时间戳时间戳是另一种常用的并发控制方法。
每个事务在开始执行时都被赋予一个唯一的时间戳。
在每个数据项上维护读和写的时间戳。
而在具体访问数据时，根据时间戳判断事务执行的顺序，以确保数据一致性。
时间戳技术避免了锁带来的性能开销，提高了事务的并发能力。
4. 多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制是一种适用于高并发读写场景的方法。
在MVCC中，每个事务读取数据时会创建一个该数据的快照，事务执行期间其他事务对这个数据的修改不会影响该事务。
通过维护不同版本的数据，MVCC能够同时支持读写操作，提高了数据库的并发性能。
5. 死锁检测和处理在并发控制过程中，死锁是非常常见的问题。
当两个或更多事务互相等待对方释放锁时，就会发生死锁。
为了避免死锁的发生，系统需要进行死锁检测并采取相应的处理措施，如终止其中一个事务来解除死锁。
除了上述方法和技术，还有其他一些并发控制策略，如乐观并发控制（Optimistic Concurrency Control，OCC）、串行化执行等。
数据库事务的并发控制机制
数据库事务的并发控制机制随着数据量增长和多用户同时对数据库进行读写操作的需求增加，数据库的并发控制机制变得尤为重要。
并发控制机制旨在确保数据库事务在并发环境下能够正确地执行并保持数据的一致性。
在数据库事务中，事务是一个逻辑处理单元，可以由一个或多个数据库操作组成。
并发是指多个事务可以同时执行，但可能会导致问题，例如脏读、不可重复读和幻读。
为了解决这些并发问题，数据库引入了并发控制机制。
数据库事务的并发控制机制主要包括以下几个方面：1. 锁机制：锁是最常用的并发控制技术，它可以通过确保事务读取和修改数据时的独占访问来保证数据的一致性。
常见的锁包括共享锁和排它锁。
共享锁允许多个事务同时读取同一数据，而排它锁则只允许一个事务修改数据。
通过合理的锁定策略，可以有效地避免脏读、不可重复读和幻读等问题。
2. 事务隔离级别：事务隔离级别定义了事务之间的可见性和影响范围，通过设置不同的隔离级别，可以控制事务之间的并发访问。
常见的隔离级别有读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
不同的隔离级别对应着不同的并发控制机制，从而可以满足不同场景下的并发需求。
3. 封锁粒度：封锁粒度指的是锁定数据的单位。
合理选择封锁粒度可以提高并发性能。
如果封锁粒度过大，锁的持有时间将增加，导致并发性能下降。
反之，如果封锁粒度过小，锁冲突的概率会增加。
常见的封锁粒度有表级锁和行级锁，具体选择哪种封锁粒度取决于实际需求。
4. 多版本并发控制（MVCC）：多版本并发控制是一种基于读-写冲突的并发控制策略。
它通过为每个事务创建一个可见版本来避免锁竞争，从而提高并发性能。
在多版本并发控制下，读操作可以同时进行，并不会被其他事务的写操作阻塞。
常见的实现方式有基于时间戳的多版本并发控制和基于快照的多版本并发控制。
5. 死锁检测和解决：死锁是在并发环境下经常出现的问题，指的是两个或多个事务相互等待对方释放资源而无法继续执行的情况。
为了解决死锁问题，数据库通常会采用死锁检测和解决机制，例如等待图和超时机制。
数据库事务与并发控制
数据库事务与并发控制引言：数据库是现代信息管理的重要工具，可以用来存储和处理大量的数据。
在多用户环境下，数据库需要能够同时处理多个用户的并发操作，以提高效率。
然而，并发操作也会带来一些问题，例如数据的不一致性和冲突。
数据库事务和并发控制是解决这些问题的关键技术。
一、数据库事务数据库事务是指由一组数据库操作组成的逻辑工作单元。
事务要么全部执行成功，要么全部回滚。
事务通常具有以下四个特性，即原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）。
原子性：事务中的操作要么全部执行成功，要么全部回滚。
不能只执行其中的一部分操作。
一致性：事务改变了数据库中的数据，必须保证数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态。
隔离性：并发事务的执行应该彼此隔离，不应该互相干扰。
每个事务应该感觉就像是在独立地运行。
持久性：一旦事务提交，对数据库的改变应该永久保存在数据库中。
事务具有ACID特性，可以保证数据库的数据一致性和可靠性。
在实际应用中，使用事务可以确保数据的完整性和正确性。
二、并发控制并发控制是指在多用户环境下，对数据库进行并发操作时如何保证数据的正确性和一致性。
并发操作可能引发的问题包括丢失更新、脏读、不可重复读和幻读。
为了解决这些问题，数据库系统采用了不同的并发控制技术，例如锁、并发控制协议以及多版本并发控制。
1. 锁锁是一种最常见的并发控制技术，用于控制对数据库对象的访问。
锁分为共享锁和排他锁。
共享锁（S锁）允许多个事务同时读取一个数据项，而排他锁（X锁）则只允许一个事务写入数据。
通过合理的加锁机制，可以避免数据的冲突和不一致性。
2. 并发控制协议并发控制协议定义了多个事务之间的执行顺序和互相影响的规则。
常见的并发控制协议有两阶段锁定协议（Two-Phase Locking, 2PL）和时间戳排序协议（Timestamp Ordering, TO）。
2PL要求每个事务先获取所有需要的锁，然后再逐个释放锁。
TO通过为每个事务分配一个唯一的时间戳，根据时间戳的顺序决定事务执行的先后顺序。
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。
数据库事务与并发控制实践
数据库事务与并发控制实践在数据库管理系统中，事务和并发控制是两个重要的概念。
事务是指一组数据库操作，它们要么全部执行成功，要么全部不执行。
并发控制则是指多个事务同时执行时保证数据的一致性和隔离性的机制。
本文将探讨数据库事务和并发控制的理论基础，并结合实际案例进行实践分析。
一、事务的概念和特性事务是数据库管理系统中用来确保数据一致性和完整性的基本单位。
事务具有以下四个特性：1. 原子性（Atomicity）：事务中的操作要么全部成功执行，要么全部失败回滚，不存在部分执行的情况。
2. 一致性（Consistency）：事务的执行不会破坏数据库的完整性约束，也就是说，在事务开始和结束时，数据库必须满足一定的约束条件。
3. 隔离性（Isolation）：并发执行的多个事务之间应当相互隔离，每个事务都应当感觉不到其他事务的存在。
4. 持久性（Durability）：事务一旦提交，其对数据库的修改将永久保存，即使系统出现故障也不会丢失。
二、并发控制的概念和问题并发控制是为了解决多个事务同时执行时可能出现的数据不一致问题。
并发控制需要解决的主要问题包括：1. 丢失更新（Lost Update）：当两个事务同时修改同一个数据时，后提交的事务可能会覆盖前一个事务的修改结果，导致前一个事务的更新被丢失。
2. 脏读（Dirty Read）：一个事务读取了另一个尚未提交的事务的数据，如果后续事务回滚，那么之前读取的数据就是错误的。
3. 不可重复读（Non-repeatable Read）：一个事务在多次读取同一数据时，由于其他事务的修改导致读取结果不一致，出现了数据不可重复的情况。
4. 幻读（Phantom Read）：一个事务在多次查询同一范围的数据时，由于其他事务的插入或删除导致查询结果发生了变化，出现了虚幻的读取结果。
三、实践案例分析假设我们有一个银行的账户表，其中包含账号、余额等字段。
现在有两个用户同时进行取款操作，并发控制需要保证其数据的一致性和隔离性。
事务并发控制课件
数据一致性问题
数据不一致性定义
当多个事务同时对数据库进行修改时，可能导致数据从一致状态 变为不一致状态。
数据不一致性类型
丢失修改、不可重复读、脏读。
数据一致性维护
通过数据库锁、事务隔离级别设置等方式来维护数据一致性。
系统性能问题
01
02
03
系统性能问题定义
由于并发事务过多或处理 不当，导致系统性能下降， 响应时间变长。
需要避免并发事务之间的相互干扰，确保数据的一致性和完整性。
银行转账案例解决方案
使用锁机制
01
对共享资源（账户余额）加锁，确保同一时间只有一个事务对
其进行操作。
使用数据库事务隔离级别
02
设置合适的事务隔离级别，防止并发事务之间的不可预期结果。
回滚机制
03
当一个事务失败时，能够回滚操作，保证数据的一致性。
数据库查询优化
数据库查询优化是提高数据库性能的重要手段之一， 通过优化查询语句和查询逻辑，可以减少数据库的负
载和提高并发处理能力。
数据库查询优化包括选择合适的查询方式、避免使用 低效的查询语句、合理使用分页查询等。
在进行数据库操作时，应该根据业务需求和数据量大 小等因素选择合适的查询方式，并定期对查询语句进
随着大数据技术的普及和应用，越来越多的企业和组织开 始面临如何高效地处理和分析大规模数据的问题，并发控 制技术在此过程中发挥着至关重要的作用。
大数据处理中的并发控制技术将不断发展和完善，未来将 会有更多的优化算法和技术涌现，以提高大数据处理的整 体性能和效率。
云计算环境下的并发控制
云计算环境下的并发控制是云计算技术中的重要研究方向之一， 它涉及到如何有效地管理和控制多个并发执行的计算任务。
计算机数据库的事务管理和并发控制
计算机数据库的事务管理和并发控制在计算机科学领域，数据库是用于存储和管理数据的关键组件。
在现代的大型企业和组织中，数据库被广泛应用于各种业务场景。
为了确保数据的一致性、完整性和安全性，数据库系统提供了事务管理和并发控制机制。
本文将深入探讨计算机数据库的事务管理和并发控制的原理和方法。
一、事务管理事务是指一系列数据库操作的逻辑单位。
事务具有以下特性：原子性、一致性、隔离性和持久性，通常被称为ACID属性。
事务的原子性要求所有操作要么全部成功执行，要么全部回滚取消。
一致性要求事务将数据库从一个一致的状态转换为另一个一致的状态。
隔离性要求并发执行的事务互不干扰。
持久性要求事务提交后对数据库的修改要永久保存。
事务管理的主要技术是日志记录和回滚。
数据库系统通过在事务执行过程中记录操作日志，以便在发生故障时可以回滚到事务开始之前的状态。
事务管理还涉及锁定机制，用于确保事务之间的隔离性。
二、并发控制并发控制是指多个事务同时访问数据库时保持数据一致性的机制。
并发控制的目标是确保并发事务的执行结果与串行执行的结果一致。
2.1 锁定机制锁定是最常见的并发控制策略之一。
当一个事务需要访问共享数据时，它必须先获取一个适当的锁。
在事务执行期间，该锁将被保持，其他事务将被阻塞直到该事务释放锁。
锁定机制可以保证互斥和可见性。
2.2 串行化调度串行化调度是指将所有并发事务依次串行执行的调度算法。
串行化调度可以避免并发执行可能导致的数据不一致问题，但会导致系统性能下降。
2.3 封锁粒度封锁粒度是指锁定的数据项的大小。
封锁粒度的选择会影响系统的并发性和吞吐量。
较细粒度的封锁可以提高并发性，但会增加锁开销。
较粗粒度的封锁可以降低锁开销，但会降低并发性。
2.4 乐观并发控制乐观并发控制是一种较为轻量级的并发控制策略。
它假设事务之间很少有冲突，因此允许事务并发执行。
当事务提交时，系统会检测是否有冲突的操作，如果有则回滚事务。
乐观并发控制通过减少锁的使用来提高并发性能。
事物并发控制的方法有
事物并发控制的方法有事物并发控制是指在多个用户或进程同时访问和修改共享数据时，保证数据完整和一致性的一种机制。
在数据库管理系统中，事物并发控制是非常重要的，主要目的是防止数据不一致的情况发生。
下面将介绍常见的事物并发控制方法。
1. 锁锁是最常见和简单的事物并发控制方法之一。
它使用互斥锁（也称为排他锁）来保护共享资源，同一时间只允许一个事物访问共享资源。
当一个事物需要访问共享资源时，它必须先获得锁，然后执行操作并最后释放锁。
这种方法可以确保共享资源的互斥访问，从而避免数据不一致的情况。
然而，锁可能会造成死锁和性能瓶颈的问题。
2. 乐观并发控制乐观并发控制是一种基于版本控制的方法，它假设事物之间的并发冲突是少数的，因此采用乐观的观点。
它通过维护每个事物的读版本和写版本来实现并发控制。
当多个事物读取和修改同一个数据时，系统会比较它们的版本号来判断是否发生了冲突。
如果发生了冲突，则需要进行回滚和重试的操作，直到所有的事物完成。
乐观并发控制减少了锁的使用，提高了并发性能，但需要严格的版本控制和冲突检测。
3. MVCC（多版本并发控制）MVCC是一种数据库管理系统采用的事物并发控制方法。
它通过在每个事物中保存读取快照（snapshot）和写入版本来实现并发控制。
当一个事物启动时，它会获得一个快照，并将该快照与写入版本进行比较，从而确定是否可以读写该数据。
如果发现版本冲突，则需要进行回滚和重试。
MVCC允许读取和写入操作并发执行，提高了并发性能和并发程度。
4. 串行化串行化是最保守的事物并发控制方法，它要求事物串行执行，避免并发访问。
在串行化方法中，每个事物必须按顺序执行，不能并行执行。
虽然串行化方法可以避免并发冲突和数据不一致的问题，但它会大大降低并发性能和并发程度，限制了系统的吞吐量。
5. 时间戳排序时间戳排序是一种基于时间戳的事物并发控制方法，它要求事物按照时间戳的顺序执行。
每个事物在执行之前都会获得一个时间戳，事物按照时间戳的顺序执行，如果发生冲突，则需要进行回滚和重试。
学习计算机数据库的事务与并发控制
学习计算机数据库的事务与并发控制随着信息技术的飞速发展，计算机数据库成为了现代信息系统中不可或缺的组成部分。
然而，随之而来的数据安全、一致性和并发性等问题也日益凸显。
在学习计算机数据库时，事务与并发控制是其中重要的内容之一。
本文将介绍事务和并发控制的概念、相关算法以及在实际应用中的重要性。
一、事务的概念和特性事务是指数据库管理系统中的一个逻辑单位，它是由一系列数据库操作所组成的。
事务具有以下四个特性：1. 原子性（Atomicity）：事务被视为一个不可分割的操作单元，要么全部执行成功，要么全部失败回滚。
2. 一致性（Consistency）：事务的执行使数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。
3. 隔离性（Isolation）：并发执行的事务之间应该相互隔离，每个事务都感觉不到其他事务的存在。
4. 持久性（Durability）：一旦事务提交，其对数据库的修改应该永久保存，即使系统发生故障也不会丢失。
二、并发控制的概念和问题并发控制是指在多个事务同时执行时，保证事务的隔离性和一致性。
在并发执行的情况下，可能会出现以下问题：1. 脏读（Dirty Read）：一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据。
2. 不可重复读（Non-repeatable Read）：一个事务内的多次读取操作可以获得不同的结果，因为其他并发事务已经修改了数据。
3. 幻读（Phantom Read）：一个事务执行了两次相同的查询，但得到了不同的结果，因为其他并发事务插入或删除了数据。
三、事务的隔离级别为了解决并发执行可能出现的问题，数据库管理系统定义了四个事务的隔离级别：1. 读未提交（Read Uncommitted）：事务可以读取其他事务尚未提交的数据，可能会导致脏读、不可重复读和幻读的问题。
2. 读已提交（Read Committed）：事务只能读取其他事务已经提交的数据，可以避免脏读问题，但不可重复读和幻读问题仍可能出现。
事务处理与并发控制机制
要点二
多版本并发控制（MVCC, MultiVersion…
通过保存数据在某个时间点的快照来实现并发控制。每个 读操作都会看到一个一致的数据库版本，而写操作则会创 建新的版本。这样可以避免读写和写写冲突，提高并发性 能。
03
数据库事务处理技术
塞，直到锁被释放。
死锁处理
03
通过死锁预防、死锁避免、死锁检测和恢复等策略，处理可能
出现的死锁情况。
乐观并发控制算法
版本号机制
为每个数据对象设置一个版本号 ，事务在读取数据时获取版本号 ，在提交更新时检查版本号是否 发生变化。
冲突检测
在事务提交更新时，比较当前数 据版本号与事务开始时的版本号 ，若不一致则认为存在冲突。
隔离性（Isolation）
持久性（Durability）
事务是一个不可分割的工作单 位，事务中的操作要么都发生 ，要么都不发生。
事务必须使数据库从一个一致 性状态变换到另一个一致性状 态。
一个事务的执行不能被其他事 务干扰。即一个事务内部的操 作及使用的数据对并发的其他 事务是隔离的，并发执行的各 个事务之间不会互相干扰。
02
并发控制机制原理
并发访问问题
01
脏读（Dirty Read）：一个事务读取了另一个未提交事务 的修改。
02
不可重复读（Non-repeatable Read）：在同一事务中， 多次读取同一数据返回的结果有所不同。
03
幻读（Phantom Read）：一个事务在执行过程中读取了 几行记录后，接着另一个并发事务插入了一些记录，先前
05
典型应用场景分析
电子商务系统中的应用
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是现代信息系统的关键组成部分，为了保证数据库的可靠性和一致性，事务和并发控制是数据库管理系统中必不可少的概念和技术。
在本文中，将探讨事务和并发控制的基本概念、目标和常见的实现方法。
一、事务事务是数据库操作的基本单位，它是一组要么全部执行成功，要么全部不执行的操作。
事务具有四个基本属性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）（ACID原则）。
1. 原子性原子性要求事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部不执行。
如果一个事务中的某个操作执行失败，那么整个事务将回滚到最初状态，以保持数据库的一致性。
2. 一致性一致性要求事务的执行不会破坏数据库的一致性约束。
在事务执行之前和之后，数据库必须满足事先定义的一致性规则，否则事务将无效。
3. 隔离性隔离性要求在并发执行的多个事务之间，每个事务的执行都相互隔离，互不干扰。
通过隔离性，可以避免并发执行事务时出现的各种问题，如脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）。
4. 持久性持久性要求一个事务一旦提交成功，对数据库的修改将永久保存。
即使发生系统故障或断电，数据库系统也能恢复到事务提交之后的状态。
二、并发控制并发控制是指在多个用户同时访问数据库时，保证事务的隔离性和一致性的技术手段。
并发控制的目标是提高数据库系统的处理效率和资源利用率，同时保证事务的正确执行。
1. 锁技术锁技术是实现并发控制的常用方法之一。
通过给数据库中的数据对象加锁，可以保证事务的隔离性，防止数据的不一致性和冲突访问。
常见的锁类型包括共享锁（Shared Lock）和排他锁（Exclusive Lock）。
2. 串行化串行化（Serializability）是通过执行序列化技术，将并发执行的事务序列化成一个执行序列，以保证事务的隔离性和一致性。
数据库原理数据库事务与并发控制
数据库原理数据库事务与并发控制数据库原理：数据库事务与并发控制数据库事务和并发控制是数据库原理中非常重要的概念，它们对于数据库的操作和性能具有深远的影响。
本文将对数据库事务和并发控制进行详细的介绍，以帮助读者更好地理解和应用这些概念。
一、数据库事务数据库事务是指作为单个逻辑单元执行的一系列数据库操作。
它具有以下四个特性，即ACID特性：1. 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败回滚。
2. 一致性（Consistency）：在事务执行前后，数据库的状态应保持一致。
3. 隔离性（Isolation）：每个事务都应该与其他并发事务隔离开来，互不影响。
4. 持久性（Durability）：一旦事务提交，其结果应该是永久性的，即使系统故障也不应该丢失。
数据库事务的使用可以保证数据的完整性和一致性，同时还能提高并发性能。
常用的事务操作包括开始事务、提交事务和回滚事务。
二、并发控制并发控制是指在多个事务同时执行时，保证数据的一致性和正确性的机制。
它主要解决并发操作可能引发的数据冲突、丢失更新和不可重复读等问题。
1. 数据冲突：当多个事务同时读取和修改同一个数据时，可能会产生数据不一致的问题。
并发控制通过锁机制来限制对共享资源的访问，确保每个事务访问数据的顺序和互斥性。
2. 丢失更新：当多个事务同时修改同一个数据时，可能会导致其中一些修改被覆盖，从而造成数据的丢失。
并发控制通过事务的隔离性来确保每个事务的更新不会互相干扰。
3. 不可重复读：当一个事务多次读取同一个数据时，如果其他并发事务修改了该数据，可能会导致读取到不同的结果。
并发控制通过锁机制和事务的隔离性来避免不可重复读的问题。
常用的并发控制方法包括锁机制、时间戳机制和多版本并发控制（MVCC），其中锁机制是最常用的方法。
锁机制通过互斥锁和共享锁来限制事务对数据的访问，保证对数据的读写操作的正确性和一致性。
三、数据库事务与并发控制的关系数据库事务和并发控制紧密相连，事务的正确执行和并发控制是数据库系统保证数据一致性和正确性的基础。
数据库事务与并发控制的机制与实现
数据库事务与并发控制的机制与实现在现代信息系统中，数据库是承载着关键业务数据的存储和管理平台。
在数据库中，事务以及并发控制是两个非常重要的概念和机制。
事务可以保证数据的一致性和完整性，而并发控制则可以保证多个用户能够同时访问数据库而不会相互干扰。
本文将介绍数据库事务和并发控制的原理、机制以及实现方法。
首先，让我们来了解事务的概念和特性。
事务是由一系列数据库操作组成的逻辑单位，要么全部执行成功，要么全部回滚，保证事务的一致性和完整性。
事务具有ACID 特性，即原子性、一致性、隔离性和持久性。
原子性指事务要么全部执行成功，要么全部回滚失败；一致性指事务执行前后数据库必须保持一致状态；隔离性指事务之间相互隔离，互不干扰；持久性指一旦事务提交，其结果就会持久地保存在数据库中。
数据库事务的实现主要依靠日志和锁机制。
日志被用来记录事务的执行过程，包括事务开始、事务操作以及提交或回滚。
通过日志的记录，数据库可以在发生故障时恢复到一个一致的状态。
而锁机制用于控制并发访问数据库的操作，确保事务之间不会相互干扰。
常见的锁类型有共享锁和排他锁，共享锁可以被多个事务同时获取，而排他锁只能被一个事务独占。
通过合理地使用锁机制，可以保证事务的一致性和并发访问的正确性。
除了事务，数据库并发控制也是必不可少的。
并发控制是为了提高数据库性能和响应速度，允许多个用户同时访问数据库。
然而，并发访问可能会导致脏读、不可重复读和幻读等问题。
为了解决这些问题，数据库引入了不同的并发控制方法，如串行化、封锁和多版本并发控制（MVCC）等。
串行化是最简单、最保守的一种并发控制方法。
它的原则是每次只允许一个事务执行，其他事务需要等待。
尽管串行化可以避免并发问题，但它牺牲了数据库的并发性能。
封锁是常用的并发控制方法之一，它基于锁机制，通过对数据进行加锁来保证事务的一致性和隔离性。
尽管封锁可以有效地解决并发访问的问题，但过量和不恰当的锁定可能会导致性能下降和死锁风险。
数据库事务处理中的并发控制技术
数据库事务处理中的并发控制技术在数据库系统中，事务是一组需要作为一个原子单元进行执行的操作，要么全部执行成功，要么全部失败回滚。
并发控制是保证多个事务并发执行时，数据的一致性和完整性的技术。
在多用户环境下，数据库并发操作是一项关键技术，因此数据库事务处理中的并发控制技术至关重要。
一、并发控制概述当多个事务同时访问数据库并对数据库进行读写操作时，可能会出现各种问题，如丢失更新、脏读、不可重复读、幻影读等。
为了解决这些问题，需要采取适当的并发控制机制。
并发控制的目标是提高系统的性能、保证数据的一致性、避免冲突和死锁等问题的发生。
二、锁定技术锁定技术是最常见也是最基本的并发控制技术，通过锁定数据项或资源，限制并发事务的访问和操作。
在事务执行期间，所涉及的数据项被加上锁并且在事务结束时才释放锁，从而确保每个事务的操作是原子性的。
常见的锁定技术包括：1. 共享锁（Shared Lock）：多个事务可以同时获取相同的共享锁，用于读操作。
共享锁之间不互斥，可以并发访问。
2. 排他锁（Exclusive Lock）：排他锁会阻塞其他事务对于资源的访问，只允许一个事务独占该资源，用于写操作。
3. 间隙锁（Gap Lock）：间隙锁用于锁住一个范围内的间隔，阻止其他事务插入该范围的记录。
防止幻影读问题的发生。
锁定技术的优点是简单易懂，但是并发性能较差，并且容易导致死锁等问题的发生。
三、多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制（MVCC）是一种相对于传统锁定技术的的并发控制技术。
它允许不同的事务同时读取和操作数据库的不同版本，从而避免了锁的竞争和冲突。
在MVCC中，每个事务在执行时都能看到一个一致性的快照，这个快照代表了它在事务开始时的数据库状态。
当事务开始时，数据库将为每个事务生成一个唯一的时间戳，并与数据库的每个数据项关联。
当有一个事务想要读取或写入一个数据项时，系统将检查该事务的时间戳，以确定是否可以读取或修改数据项。
并发控制与事务
并发控制与事务并发控制只要有多个查询需要在同⼀时刻修改数据,都会产⽣并发控制的问题。
并发控制是⼀个相当庞⼤的问题，我们这⾥只简单的谈论MySQL如何控制并发读写。
如果是多个⼈同时对数据库的⼀张表进⾏读，那么即使是同⼀时刻多个⽤户并发读取也并不会有什么问题。
但是如果某个⼈正在读取⼀张表，同时另外⼀个⽤户删除或者修改同⼀张表，结果是⽆法确定的。
读取的⼈可能会读取到错误的数据，也有可能会报错退出。
⽽要解决这类问题的⼀个经典⽅法，就是并发控制。
所谓并发控制，就是在处理并发读或写时,可以通过实现⼀个由两种类型的锁系统来解决问题.这两种类型的锁通常被称为共享锁和排他锁,也叫读锁和写锁.这⾥描述⼀下锁的概念,读锁是共享的,相互不阻塞的。
多个客户可以在同⼀时刻可以同时读取同⼀个资源，⽽互不⼲扰。
⽽写锁则是排他的，⼀个写锁会阻塞其他的写锁和读锁。
锁粒度锁粒度是指对锁定对象的选择性，尽量只锁定需要修改的部分数据，⽽不是所有的语⾔，如果能够只对会修改的数据⽚进⾏精确锁定。
任何时候，在给定的资源上，锁定的数据量越少，则系统的并发程度越⾼。
锁策略所谓的所策略，就是在锁的开销和数据的安全性之间寻求平衡。
⼀般都是在表上施加⾏级锁，并以各种复杂的⽅式来实现，以便在锁⽐较多的情况下尽可能地提供更好的性能。
MySQL提供了多种所策略，其中最重要的两种锁策略是表锁和⾏级锁。
表锁表锁是MySQL中最基本的锁策略，并且是开销最⼩的策略。
表锁会对整张表进⾏锁定。
⼀个⽤户在对表进⾏写操作时，需要先获得写锁，这会阻塞其他⽤户对该表的所有读写操作。
只有没有写锁时，其他读取的⽤户才能获得读锁，读锁之间是不互相阻塞的。
⾏级锁⾏级锁可以最⼤程度地⽀持并发处理（同时也带来了最⼤的锁开销）。
⾏级锁只在存储引擎层⾯实现，⽽MySQL服务层并没有实现。
事务事务是⼀组原⼦性的SQL查询。
如果数据引擎能够成功地对数据库应⽤该组查询的全部语句，那么就执⾏该组查询。
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第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
不可重复读
T1
Read(X,t) Read(Y,s) sum:=t+s Time Read(X,t) Read(Y,s) sum:=t+s Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s)
T2
事务T2更新X 错误求和
X 值不可重复读
第17讲 事务的并发控制
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 非串行调度的可串行化
– 冲突可串行化调度
• 冲突操作 –调度中的一对连续的动作（读操作或写操 作），如果它们的顺序交换，那么涉及的 事务中至少有一个的行为会改变，则这对 动作就是冲突的。
» 不同事务对同一数据对象的读写操作是冲突 的
第17讲 事务的并发控制
执行。
– 非串行调度
• 并发事务中操作的不同交叉执行次序就构 成了不同的非串行调度。
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 事务的调度
– 串行调度
衡量事务调度正确性
• 优点 – 事务的串行调度不会破坏数据库的一致性的状 态； • 缺点 – 不能充分利用系统资源，发挥数据库共享资源 的特点。
第17讲 事务的并发控制
T1
调度是冲突可 串行化的
第17讲 事务的并发控制
T2
并发控制的必要性
【例】有3个事务
T1：w1(A); w1(B); T2：w2(A); w2(B); T3：w3(B); 调度S1： w1(A);w1(B);w2(A);w2(B); w3(B);为一可能的串行调度。 S2可串行化的调度： 调度S2： 具有与S1一样的效果 w1(A);w2(A);w2(B);w1(B);w3(B); 是否为可串行化的调度，是否是冲突可串行化调度？ S2不是冲突可串行化
《数据库原理与应用》
第8章 事务管理
——并发控制
第17讲 事务的并发控制
本章内容
• 事务的概念
• 事务管理
– 恢复
– 并发控制
第17讲 事务的并发控制
回顾
•
–
事务的概念及其特性
原子性、一致性、隔离性、持久性
•
–
–
恢复技术
日志文件
数据转储
第17讲 事务的并发控制
回顾
•
–
•
故障及恢复
事务内部故障的恢复
终端2 Read(A，t1) ; t1 := t1-100; Write(A，t1); Read(C，t2) ; t2 := t2+100; Write(C，t2);
3 4 5 6 7
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 并发操作带来的数据不一致性问题
– 更新丢失（Lost Update）
• 两个事务分别读入同一数据并进行更新，后 提交的事务的结果覆盖了先提交的事务的结 果，导致先提交的事务的更新被丢失。
UNDO
–
•
系统故障的恢复
UNDO + REDO
–
•
介质故障的恢复
重装后备副本+ REDO（ UNDO + REDO）
第17讲 事务的并发控制
回顾
一致性 原子性
故障
一致性
恢复技术
隔离性
持久性
并发事务 的交错执 行
第17讲 事务的并发控制
并发控制
回顾
• 事务的特性
– 隔离性（ Isolation ）
Read(X,t) t:=t-50 Write(X,t) Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y)
(b)
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 事务的调度
– 串行调度
T1
Read(X,t) t:=t-50 Write(X,t) Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y)
T2
并发控制的必要性
• 非串行调度的可串行化
– 冲突可串行化调度
• 冲突操作
– ri(X)和wi(X)总是冲突的。
– wi(X)和wj(X)是冲突的。 – ri(X)和wj(X)是冲突的，wi(X) 和rj(X)也是。
写写冲突会引 起更新丢失
ri(X)和wi(X)分别表示事 务Ti读和写数据X
写读冲突引起会引起不可 重复读和脏读现象
非串行调度(A)
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 并发操作带来的数据不一致性问题
– 脏读（Dirty Read）
• 一事务读取了还没有提交事务所写的数据 （脏数据）。
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
读脏数据
T1
Read(X,t) t:=t-50 Write(X,t)
Time Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y) Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s)
T1
T2
Read(X,s) s:=s*2 Wre
Read(X,s) s:=s*2 Write(X,s) (a)
Read(X,t) t:=t-50 Write(X,t) Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y) (b)
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 事务的调度
– 多个事务中的并发操作按照它们的执行 时间排序形成的一个操作序列称为调度 。
• 同一个事务的操作在调度中的执行顺序是固 定不变的。
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 事务的调度
– 串行调度
• 每个事务T的操作都是连续执行； • 多个事务依次执行,不存在事务之间的交错
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 并发操作带来的数据不一致性问题
– 主要原因
• 事务的非串行调度所产生的并发操作破坏了事务的隔 离性。
– 解决的方法
• 对并发执行的事务进行控制，即用正确的方法调度并 发事务，使得一个事务的执行不受其他事务的干扰， 从而避免数据的不一致性。
第17讲 事务的并发控制
• 事务的调度
– 非串行调度
T1
Read(X,t) t:=t-50 Time Write(X,t) Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y)
T2
Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s)
T1
Read(X,t) t:=t-50 Write(X,t)
T2
Time
Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y)
Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s)
(a)
(b)
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 并发操作带来的数据不一致性问题
– 主要体现在如下几个方面
• 更新丢失（Lost Update）
• 脏读（Dirty Read）
• 不可重复读（Non_Repeatable Read）
第17讲 事务的并发控制
T2
事务T1更新X
事务T2读了脏 数据 事务T1 失败 X
ROLLBACK
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 并发操作带来的数据不一致性问题
– 不可重复读（Non_Repeatable Read）
• 事务多次发出同一查询而得到不同的结果。 – 事务T1读取数据后，事务T2执行更新操 作，使得T1无法再现前一次读取的结果 。
并发控制的必要性
• 事务的调度
– 串行调度
T1
Read(X,t) t:=t-50 Write(X,t) Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y)
T2
T1
T2
Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s)
Time
Time Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s) (a)
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
• 非串行调度的可串行化
– 冲突可串行化调度
• 如果将任一调度通过一系列相邻动作的非冲 突交换转换为另一个调度，则这两个调度是 冲突等价的。 • 如果一个调度冲突等价于一个串行调度，那 么称该调度是冲突可串行化的。
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
【例】对于如下调度
并发控制的必要性
• 并发操作带来的数据不一致性问题
– 不可重复读
• 事务T1读取某一数据后，事务T2对其作了修改，当 事务T1再次读取该数据时，得到与前一次不同的值 。 • 事务T1按一定的条件从数据库中读取了某些数据（ 如记录）后，事务T2删除了其中部分数据（记录） ，当T1再次按相同条件读取数据时，发现某些数据 （记录）神秘失踪了。 • 事务T1按一定的条件从数据库中读取某些数据（如 记录）后，事务T2插入了一些数据（记录），当 T1 再次按相同的条件读取数据时，发现多了一些数据（ 幻影（ Phantom Row ）现象 记录）。
第17讲 事务的并发控制
并发控制的必要性
更新丢失
T1
Read(X,t) t:=t-50 Time
T2
事务T1读 X
Read(X,s) s:=s+100 Write(X,s)
事务T2读 X
事务T1更新 X 事务T2更新 X
Write(X,t) Read(Y,t) t:=t+50 Write(Y)
事务T1对X的更新丢失
• 非串行调度的可串行化
– 可串行化调度（Serializable）