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隨著互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的到來，數(shù)據(jù)量的飛速增長(zhǎng)和數(shù)據(jù)處理的復(fù)雜性提高，數(shù)據(jù)庫成為每個(gè)企業(yè)中必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施。然而，由于數(shù)據(jù)的特殊性質(zhì)，數(shù)據(jù)庫在處理數(shù)據(jù)時(shí)涉及到多個(gè)用戶的交互，由此帶來了并發(fā)控制的問題。為了避免并發(fā)帶來的數(shù)據(jù)一致性問題，數(shù)據(jù)庫引入了事務(wù)和鎖機(jī)制。
成都創(chuàng)新互聯(lián)始終堅(jiān)持【策劃先行，效果至上】的經(jīng)營(yíng)理念，通過多達(dá)10年累計(jì)超上千家客戶的網(wǎng)站建設(shè)總結(jié)了一套系統(tǒng)有效的網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷推廣解決方案，現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于各行各業(yè)的客戶，其中包括：鑿毛機(jī)等企業(yè)，備受客戶好評(píng)。
本文將深入探討數(shù)據(jù)庫事務(wù)和鎖機(jī)制的工作原理、應(yīng)用情景和實(shí)現(xiàn)方式。
一、事務(wù)的工作原理
事務(wù)是數(shù)據(jù)庫處理的基礎(chǔ)單元，它是由一系列的數(shù)據(jù)庫操作語句組成的邏輯單元，這些操作要么全部執(zhí)行成功，要么全部撤銷。在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中，實(shí)際上每個(gè)操作都是一個(gè)事務(wù)，用戶操作的所有事務(wù)都必須滿足ACID（原子性、一致性、獨(dú)立性和持久性）的特性。
1.1 原子性（Atomicity）
原子性指事務(wù)是一個(gè)不可分割的操作單元，即事務(wù)中的操作要么全部成功，要么全部失敗。
例如，轉(zhuǎn)賬操作即為一個(gè)原子性操作。當(dāng)一個(gè)人要向另一個(gè)人轉(zhuǎn)賬時(shí)，他需要同時(shí)將金額從自己的賬戶中減去，并將相應(yīng)的金額存入另一個(gè)人賬戶中。由于事務(wù)具有原子性，同時(shí)進(jìn)行這兩個(gè)操作，當(dāng)其中一個(gè)操作失敗時(shí)，整個(gè)事務(wù)就會(huì)被撤回，不會(huì)出現(xiàn)只扣除自己的賬戶而未給對(duì)方賬戶增加相應(yīng)金額的情況。
1.2 一致性（Consistency）
一致性保證了數(shù)據(jù)的完整性和正確性，即事務(wù)的執(zhí)行前后，數(shù)據(jù)庫的完整性約束是不變的，保證數(shù)據(jù)的正確性。
例如，在購(gòu)物網(wǎng)站同步用戶和訂單數(shù)據(jù)時(shí)，如果某個(gè)訂單的狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤，只要該事務(wù)中所有的操作沒有全部成功，所有操作都將回滾，保證數(shù)據(jù)的正確性。
1.3 獨(dú)立性（Isolation）
獨(dú)立性表示事務(wù)執(zhí)行在彼此之間是獨(dú)立且互不影響的，保證并發(fā)執(zhí)行的正確性。在數(shù)據(jù)庫中，為防止數(shù)據(jù)不一致，通常采用鎖機(jī)制進(jìn)行并發(fā)控制。
1.4 持久性（Durability）
持久性指事務(wù)處理成功后，系統(tǒng)會(huì)將修改的數(shù)據(jù)保存到磁盤中并永久保存。
事務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)庫所做的更改，只有在整個(gè)事務(wù)完成后才會(huì)被保存到硬盤。這是為了防止在事務(wù)進(jìn)行中，斷電或崩潰等不可避免的事故導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫損壞。
二、鎖機(jī)制的工作原理
鎖機(jī)制是數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制的一種手段，它可以在控制并發(fā)訪問時(shí)防止不同用戶之間的數(shù)據(jù)沖突。鎖的概念從操作系統(tǒng)中引入數(shù)據(jù)庫中，由于鎖作用與事務(wù)操作密切相關(guān)，鎖產(chǎn)生的并發(fā)控制也與事務(wù)有關(guān)。鎖機(jī)制主要分為悲觀鎖和樂觀鎖兩種。
2.1 悲觀鎖
悲觀鎖的思想是，在操作前先獲取鎖，這樣可以有效防止數(shù)據(jù)沖突。
悲觀鎖的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：
① 共享鎖（Shared Lock）：
共享鎖用于讀操作，它允許多個(gè)用戶訪問同一個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，但只能進(jìn)行讀操作，不能進(jìn)行寫操作。
例如，當(dāng)多個(gè)用戶同時(shí)讀取一個(gè)數(shù)據(jù)內(nèi)容時(shí)，一旦其中有用戶對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了寫操作，為了防止其他用戶讀取到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，就需要進(jìn)行加鎖操作，此時(shí)會(huì)阻塞其他讀取和寫入請(qǐng)求。
② 排它鎖（Exclusive Lock）：
排它鎖用于寫操作，它在寫操作時(shí)要求獨(dú)占鎖，即該鎖只能被一個(gè)用戶獲得。
例如，當(dāng)一個(gè)用戶要對(duì)某個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行寫操作時(shí)，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)將該數(shù)據(jù)緊急鎖定。此時(shí)即使其他用戶嘗試訪問該數(shù)據(jù)，也無法進(jìn)行讀取或?qū)懭氩僮?，直到緊急鎖釋放為止。
2.2 樂觀鎖
樂觀鎖的思想是在進(jìn)行操作時(shí)，不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加鎖，先進(jìn)行操作，最后再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，從而達(dá)到并發(fā)控制的目的。
樂觀鎖常常用于讀為主的場(chǎng)景，例如銀行的賬戶余額，相對(duì)于寫操作較少，多為讀操作。
例如，在多人讀同一個(gè)數(shù)據(jù)的情況下，所有用戶都讀取了數(shù)據(jù)A的值為1，此時(shí)有一個(gè)用戶要對(duì)數(shù)據(jù)A值進(jìn)行修改，他會(huì)先將A的值由1改為2，若此時(shí)當(dāng)前數(shù)據(jù)已被其他用戶更改成了3，由于校驗(yàn)已經(jīng)失效，這個(gè)用戶在提交前，必須先重新讀取本地?cái)?shù)據(jù)，才能進(jìn)行更新操作。在此過程中，如果檢測(cè)到該數(shù)據(jù)已被修改，則重試整個(gè)操作，直到修改成功或達(dá)到更大重試次數(shù)。
三、事務(wù)和鎖機(jī)制的應(yīng)用情況
在高并發(fā)復(fù)雜業(yè)務(wù)場(chǎng)景下，事務(wù)和鎖機(jī)制是數(shù)據(jù)庫處理必然涉及的技術(shù)。兩者常常被同時(shí)應(yīng)用到企業(yè)實(shí)際業(yè)務(wù)中。
3.1 游戲開發(fā)
游戲開發(fā)是高并發(fā)業(yè)務(wù)的一種典型場(chǎng)景。例如某個(gè)用戶同時(shí)向多個(gè)用戶發(fā)出好友申請(qǐng)，在系統(tǒng)處理發(fā)出申請(qǐng)的同時(shí)還要根據(jù)不同用戶的接收情況進(jìn)行會(huì)話記錄處理，則需要使用事務(wù)和鎖機(jī)制來保證數(shù)據(jù)的一致性。
3.2 電商線上交易
電商線上交易業(yè)務(wù)涉及到用戶的支付，退款，積分等多個(gè)復(fù)雜流程，在支付流程中，用戶先完成支付，接著系統(tǒng)根據(jù)對(duì)訂單進(jìn)行預(yù)處理，扣款，記錄交易量等后續(xù)業(yè)務(wù)。在這個(gè)過程中，如果系統(tǒng)異常，就必須要撤銷這筆交易。在這種情況下，需要使用到事務(wù)和鎖機(jī)制來確保數(shù)據(jù)的一致性。
四、事務(wù)和鎖機(jī)制的實(shí)現(xiàn)方式
事務(wù)和鎖機(jī)制大多數(shù)情況下是由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)（DBMS）自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，但在某些特殊情況，可以通過自行編寫程序來完成。
例如，要設(shè)計(jì)一個(gè)支持事務(wù)和鎖機(jī)制的數(shù)據(jù)庫，可以通過以下幾個(gè)步驟來實(shí)現(xiàn)：
4.1 數(shù)據(jù)庫表設(shè)計(jì)
首先需要預(yù)先設(shè)計(jì)好需要存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)信息，選擇合適的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)類型，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范去建表。
4.2 實(shí)現(xiàn)事務(wù)處理
在編寫程序時(shí)，需要將每一個(gè)需要操作的數(shù)據(jù)庫操作封裝成一個(gè)事務(wù)，由數(shù)據(jù)庫自動(dòng)執(zhí)行。通常采用try-catch的方式去捕獲異常，以保證事務(wù)能夠執(zhí)行或回滾。
4.3 實(shí)現(xiàn)鎖機(jī)制
為了防止并發(fā)導(dǎo)致的數(shù)據(jù)訪問異常，需要通過語句的方式顯示設(shè)置鎖。
例如，在數(shù)據(jù)庫執(zhí)行代碼中，可以利用DML命令執(zhí)行時(shí)的行鎖機(jī)制來控制操作該行的對(duì)象，并且設(shè)置合適的隔離級(jí)別。
四、
事務(wù)和鎖機(jī)制是數(shù)據(jù)庫中重要的并發(fā)控制技術(shù)，對(duì)于保證數(shù)據(jù)的完整性和多個(gè)并發(fā)請(qǐng)求的正確處理非常重要。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要綜合考慮業(yè)務(wù)場(chǎng)景和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的特點(diǎn)，選擇合適的事務(wù)和鎖機(jī)制，優(yōu)化數(shù)據(jù)庫性能，提高數(shù)據(jù)處理效率。
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- 數(shù)據(jù)庫事務(wù)操作會(huì)鎖住table表嗎
數(shù)據(jù)庫事務(wù)操作會(huì)鎖住table表嗎
DML鎖又可以分為，行鎖、表鎖、死鎖 -行鎖：當(dāng)事務(wù)執(zhí)行數(shù)螞簡(jiǎn)衫據(jù)庫插入、更新、刪除操作時(shí)，該事務(wù)自動(dòng)獲得操悶腔作表中操作行的排它鎖。 -表級(jí)鎖：當(dāng)事務(wù)獲得行鎖后，此事務(wù)也將自動(dòng)獲得該行的表咐敏鎖(共享鎖),以防止其它事務(wù)進(jìn)行DDL語句影響記錄行的更新。
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文章名稱：數(shù)據(jù)庫事務(wù)與鎖機(jī)制探究(數(shù)據(jù)庫事物和鎖)
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