数据库系统概论并发控制
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事务的特性
保证事务ACID特性是事务处理的任务 破坏事务ACID特性的因素
多个事务并行运行时，不同事务的操作交叉执行 事务在运行过程中被强行停止
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内容提要
并发控制是数据库管理系统的重要组成部分， 通过本章的学习，应重点掌握：
并发控制带来的新问题 封锁及封锁协议 并发调度的可串行性 两段锁协议
数据库系统概论
并发控制
数据库系统概论并发控制
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7.1 事务的基本概念
一、什么是事务 二、如何定义事务 三、事务的特性
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一、什么是事务
事务(Transaction)是用户定义的一个数据库操作序列， 这些操作要么全做，要么全不做，是一个不可分割的 工作单位
事务和程序是两个概念
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概述
在单处理机系统中，事务的并行执行实际上是 这些并行事务的并行操作轮流交叉运行，称为 交叉并发方式。
在多处理机系统中，每个处理机可以运行一个 事务，多个处理机可以同时运行多个事务，实 现多个事务真正的并行运行，称为同时并发方 式。
并发的目的：
改善系统的资源利用率
在关系数据库中，一个事务可以是一条SQL语句，一组 SQL语句或整个程序
一个应用程序通常包含多个事务
事务是恢复和并发控制的基本单位
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二、如何定义事务
显式定义方式
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。
COMMIT
隐式方式
BEGIN TRANSACTION SQL 语句1 SQL 语句2 。。。。。
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2. 一致性
事务执行的结果必须是使数据库从一个 一致性状态变到另一个一致性状态
一致性状态： 数据库中只包含成功事务提交的结果 不一致状态： 数据库中包含失败事务的结果
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一致性与原子性
银行转帐：从帐号A中取出一万元，存入帐号B。
定义一个事务，该事务包括两个操作
T2 读C=200
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封锁（Locking）(1)
封锁：事务T在对某个数据对象操作之前，先 向系统发出请求，对其加锁。
封锁类型：排它锁（X锁）和共享锁（S锁）
排它锁：又称写锁，若事务T对数据对象A加上 X锁，则只允许T读取和修改A，其它任何事务 都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上 的X锁。
这种情况称为数据库的不一致性，是由并发 控制引起的。
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数据不一致性（1）
丢失修改：两个事务T1和T2读入同一数据并修改， T2提交的结果破坏了T1提交的结果，导致T1的修 改被丢失。“写—写冲突”
读“脏”数据：事务T1修改某一数据，并将其写 回磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原 因被撤销，这时T1已修改过的数据恢复原值，T2 读到的数据就与数据库中的数据不一致，则T2读 到的数据就为“脏”数据，即不正确的数据。 “读—写冲突”
A
B
A=A-1
B=B+1
这两个操作要么全做，要么全不做
全做或者全不做，数据库都处于一致性状态。
如果只做一个操作，数据库就处于不一致性状态。
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3. 隔离性
对并发执行而言 一个事务的执行不能被其他事务干扰 一个事务内部的操作及使用的数据对其他并发事务是
隔离的 并发执行的各个事务之间不能互相干扰
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数据不一致性（2）
不可重复读：事务T1读取数据后，事务T2执行更 新操作，使T1无法再现前一次的读取结果。 “读—写冲突”
产生原因：并发操作破坏了事务的隔离性 并发控制的任务：用正确的方式调度并发操作，
使一个用户事务的执行不受其它事务的干扰，避 免造成数据的不一致性。 并发控制的主要方法：封锁
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T1
T2
① 读A=16
②
读A=16
③ A←A-1 写回A=15
④
A←A-3
写回A=13
T1的修改被T2覆盖了！
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4. 持续性
持续性也称永久性（Permanence）
一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变 就应该是永久性的。
接下来的其他操作或故障不应该对其执行结果 有任何影响。
共享锁：又称读锁，若事务T对数据对象A加上
S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其它事务
只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A
上的S锁。
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封锁（Locking）(2)
X锁和S锁的控制方式可有相容矩阵表示。
T1 T2
XS-XNNY
S
N
Y
Y
-
Y
Y
Y
最左边表示T1已经获得的锁的类型，最上面表 示T2的封锁请求, -表示没有加锁。
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三、事务的特性(ACID特性)
事务的ACID特性：
原子性（Atomicity） 一致性（Consistency） 隔离性（Isolation） 持续性（Durability ）
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1. 原子性
事务是数据库的逻辑工作单位
事务中包括的诸操作要么都做，要么都不做
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三种数据不一致性
T1
T2
T1
读A=16
读A=50 读B=100 求和=150
T2
T1
读C=100 C←C*2 写C=200
A←A-1 写A=15
读A=16
A←A-1 写A=15
读A=50 读B=200 求和=250
读B=100 B←B*2 写B=200
ROLLBACK C=100
改善短事务的响应时间
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例子
飞机订票系统中的活动序列：
①甲售票点读出某航班的机票余额A，设A=16 ②乙售票点读出同一航班的机票余额A，也为16 ③甲售票点卖出一张机票，修改余额A←A-1，把
A=15写回数据库 ④乙售票点也卖出一张机票，修改余额A←A-1，
把A=15写回数据库
ROLLBACK
当用户没有显式地定义事务时，
DBMS按缺省规定自动划分事务
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事务结束
COMMIT
事务正常结束 提交事务的所有操作（读+更新） 事务中所有对数据库的更新永久生效
ROLLBACK
事务异常终止 事务运行的过程中发生了故障，不能继续执行 回滚事务的所有更新操作 事务滚回到开始时的状态