数据库锁定机制概述

锁是一种机制，用来防止多个共同访问共享数据的事务之间的破坏性交互，包括不正确地更新数据或不正确地更改基础数据结构。锁在维护数据库并发性和一致性当中扮演着一个关键的角色。

锁定行为总结

数据库维护几种不同类型的锁，这取决于获取锁的操作。一般地，数据库使用两种类型的锁： 独占锁和共享锁。在一个资源（如行或表）上，只能获得一个独占锁，但在单个资源上可以获得很多共享锁。

锁会影响读取者与写入者的交互。读取者是一个对某种资源的查询语句，而写入者是一个对某个资源的修改语句。以下规则总结了Oracle 数据库中读取者和写入者的锁定行为：

 一行只有在被某个写入者修改时，才被锁定。

当一个语句更新某行时，事务只需要获取在该行上的锁。通过在行级别锁定表数据，数据库最小化对同一数据的争用。在正常情况下，数据库不会将行锁升级到块级或表级。

 一行的写入者，会阻塞在同一行上的并发写入者。

如果一个事务正在修改某行，则行锁可防止不同的事务同时修改同一行。

 一个读取者永远不会阻塞一个写入者。

由于行的读取者不会将它锁定，所以一个写入者可以修改该行。唯一的例外是SELECT … FOR UPDATE语句，它是一种特殊类型的SELECT语句，的确会锁定它正在读取的行。

 一个写入者绝不会阻塞一个读取者。

当一个行正在被某个写入者更改时，数据库使用撤销数据向读取者提供一个该行的一致视图。

注意：

在某些非常特殊的情况下，在挂起的分布式事务中，数据读取者可能需要等待相同数据块上的写入者。

使用锁

在单用户数据库中，锁不是必需的，因为只有一个用户在修改信息。但是，当多个用户在访问和修改数据时，数据库必须提供一种方法，以防止对同一数据进行并发修改。锁实现了以下重要的数据库需求：

 一致性

一个会话正在查看或更改的数据不能被其它会话更改，直到用户会话结束。

 完整性

数据和结构必须按正确的顺序反映对他们所做的所有更改。

Oracle 数据库通过其锁定机制，提供在多个事务之间的数据并发性、一致性、和完整性。锁定将自动执行，并且不需要用户操作。

对锁的需求，可以由对某个单一行的并发更新来说明。在下面的示例中，一个简单的基于 web 的应用程序，将某个雇员的电子邮件和电话号码呈现给最终用户。应用程序使用如下所示的 UPDATE语句修改该数据：

UPDATE employees
SET email = ?, phone_number = ?
WHERE employee_id = ?
AND email = ?
AND phone_number = ?

在前面的 UPDATE语句中， WHERE子句中电子邮件和电话号码是某指定雇员的原始的、 未经修改的值。此更新可确保应用程序修改的行，在应用程序之前读取并向用户显示后，没有被更改过。以这种方式，应用程序可避免丢失更新的数据库问题，即其中一个用户覆盖了另一个用户所做的修改，实际上丢失了第二个用户所做的更新。

表 9-4 显示两个会话在大致相同的时间，试图修改在雇员表中相同行的事件序列。











执行 SQL 语句时，Oracle 数据库自动获取所需的锁。例如，在数据库允许某个会话修改数据之前，该会话必须先锁定数据。锁给予该会话对数据的独占控制权，以便在释放该锁之前，任何其他事务都不可以修改被锁定的数据。

因为数据库的锁定机制与事务控制紧密地绑定在一起，应用程序设计人员只需要正确地定义事务，而数据库会自动管理锁定。虽然数据库也支持用户能够手动锁定数据，但用户从来就不需要显式锁定任何资源。

以下各节解释了理解数据库如何实现数据并发很重要的概念。

锁模式

Oracle 数据库自动使用最低适用的限制级别，来提供最高程度的数据并发，但还能提供非常安全的数据完整性。限制级别越低、 则有更多的可用数据供其他用户访问。相反，限制级别越高，则其他事务为获取其所需的锁类型就将遭受更多的限制。

Oracle 数据库在多用户数据库中使用两种锁定模式：

 独占锁模式(Exclusive lock mode)

此模式可防止相关资源被共享。当一个事务修改数据时，获取一个独占锁。直到独占锁被释放之前，第一个以独占方式锁定资源的事务是唯一可以更改资源的事务。

 共享锁模式(Share lock mode)

取决于所涉及的操作，此模式允许相关资源被共享。读取数据的多个用户可以共享数据，并持有共享锁，以防止企图获取独占锁的写入者并发访问。多个事务可以同时获取在同一资源上的共享锁。

假定一个事务使用 SELECT … FOR UPDATE 语句选择一个单一表行。该事务获取一个独占行锁(exclusive row lock)和行共享表锁(row share table lock)。行锁允许其他会话修改除锁定行之外的任何行，而表锁可防止其它会话更改表结构。这样，数据库允许尽可能多的语句得以执行。

锁转换和锁升级

Oracle 数据库在必要时执行锁转换。在锁转换中，数据库自动将较低限制的表锁转换为较高限制的其它锁定。

例如，假设事务对某雇员发出SELECT … FOR UPDATE，并之后更新了该锁定行。在这种情况下，数据库会自动将行共享表锁转换为行独占表锁(row exclusive table lock)。一个事务在该事务中所有执行插入、 更新、或删除的行上持有行独占锁。因为行锁是在最高程度限制下获得的，因此不要求锁转换，也不执行锁转换。

锁转换不同于锁升级，锁升级发生在当某个粒度级别持有许多锁（例如行） ，数据库将其提高到更高粒度级别（例如表）。如果一个用户锁定了一个表中的许多行，则某些数据库自动将行锁升级到单个表锁。锁的数量减少了，但被锁定的东西却增加了。

Oracle 数据库永远不会升级锁。锁升级极大地增加了死锁的可能性。假定一个系统尝试升级事务 1中的锁，但因为事务 2持有该锁，故不能成功。如果事务 2在它可以继续操作之前也需要在相同的数据上进行锁升级，则将发生一个死锁。

锁持续时间

当某些事件发生，使事务不再需要资源时，Oracle 数据库会自动释放锁。在大多数的情况下，数据库持有语句所获取的锁，直至该语句所在事务的整个持续期间结束。这些锁可以防止破坏性干扰，如多个并发事务中的脏读、 更新丢失、和破坏性 DDL。

注意：

因为未索引外键而在子表上发生的表锁，会在语句持续期间持有，而不是在事务持续期间。此外，DBMS_LOCK 包使得用户定义的锁可以按你的意志被释放或分配，甚至跨越事务边界而持有。

当Oracle 数据库提交或回滚事务时，会释放事务内的语句获取的所有锁。当Oracle 数据库回滚至保存点时，也会释放该保存点之后所获取的锁。但是，只有不在等待以前被锁定的资源的事务，可以获取现有可用资源上的锁。等待中的事务会继续等待，直到原始事务提交或完全回滚。

锁和死锁

死锁情况发生在两个或多个用户都在等待被对方锁定的数据时。死锁会阻止某些事务继续工作。

Oracle 数据库自动检测死锁，并通过回滚死锁中的一个语句以释放其冲突行锁，来解决死锁。数据库向遭遇语句级回滚的事务返回一条相应的消息。被回滚语句属于检测到死锁的事务。通常，收到通知的事务应该明确回滚，但它可以等待一会之后重试被回滚的语句。

表 9-5 说明了在死锁中的两个事务。





当事务显式覆盖Oracle数据库的默认锁定时，最经常发生死锁。由于数据库不会升级锁，也不对查询使用读锁定，而是使用行级 （而不是页级别） 锁定，所以很少会出现死锁。