一文读懂两段锁协议：保证数据库并发调度正确性的关键 ...

在数据库操纵中，多个事件的并发执行黑白常常见的。为了确保并发事件不会导致数据不划一，数据库管理系统（DBMS）必须有一套严格的调度规则来控制事件执行的次序。此中，两段锁协议是实现并发调度正确性的紧张机制。本文将为你详细表明两段锁协议的概念及其作用，资助你轻松掌握这一紧张的数据库并发控制技术。

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什么是两段锁协议？

两段锁协议（Two-Phase Locking, 简称 2PL） 是数据库系统中用来确保并发事件调度正确性的规则。它通过对事件的加锁息争锁举行严格控制，确保并发操纵的结果与某种串行执行的结果划一。
两段锁协议的核心规则有两条：

• 在对任何数据举行读写操纵之前，事件必须先得到该数据的锁。
  
• 一旦事件释放了一个锁，它就不能再申请新的锁。
  

这意味着事件的整个执行过程被分为两个阶段：

• 扩展阶段：事件可以申请任意数量的锁，但不能释放任何锁。
  
• 收缩阶段：事件可以释放锁，但不能再申请任何新的锁。
  

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两段锁协议的工作原理

在两段锁协议中，事件的执行被分别为两个阶段。让我们用一个简朴的例子来明白其工作原理。
假设有两个事件：
事件T1：

• 加锁数据A并读取。
  
• 加锁数据B并读取。
  
• 修改数据A和B。
  
• 释放数据A和B的锁。
  

事件T2：

• 加锁数据B并读取。
  
• 加锁数据A并读取。
  
• 修改数据B和A。
  
• 释放数据A和B的锁。
  

扩展阶段：事件T1和T2在执行过程中，首先会申请对所需数据的锁，例如T1对数据A和B加锁，T2对数据B和A加锁。在这一阶段，它们可以申请更多的锁，但不能释放任何已得到的锁。
收缩阶段：当事件开始释放锁时（如T1释放A或B的锁），它将进入收缩阶段。在这个阶段，事件只能继续释放锁，不能再申请新的锁。

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为什么两段锁协议能保证正确性？

两段锁协议之所以可以大概保证调度的正确性，是因为它确保了事件之间的锁定次序，并避免了数据的交叉读写问题。所有服从两段锁协议的事件都可以被看作是可串行化的，即并发执行的结果和某种串行执行的结果是类似的。

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两段锁协议的限定

只管两段锁协议可以保证调度的正确性，但它也有一些限定和潜伏的问题。
死锁问题

纵然事件服从两段锁协议，也有可能发生死锁。死锁是指两个或多个事件相互期待对方释放锁，导致所有事件都无法继续执行。
举例：

事件T1加锁了数据A，事件T2加锁了数据B。接下来，T1想要加锁数据B，而T2想要加锁数据A。由于T1和T2都在期待对方释放锁，导致两者都无法继续执行，形成了死锁。

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两段锁协议的应用场景

两段锁协议实用于需要保证数据划一性的场景，尤其是在高并发环境下。它被广泛应用于各种数据库管理系统中，以确保事件的正确性。
常见应用场景：

• 银行转账系统：确保并发的转账事件不会导致账户余额不划一。
  
• 在线购物平台：确保多个用户同时修改商品库存时，最终库存数据是正确的。
  
• 科研数据库：确保多个研究人员同时编辑同一数据集时，不会导致数据错误。
  

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两段锁协议与可串行化

服从两段锁协议的事件调度肯定是可串行化的，即并发执行的结果与某种串行执行的结果类似。这为数据库的并发控制提供了强有力的保证。
但需要留意的是，可串行化的调度不肯定要求所有事件都服从两段锁协议。有些事件纵然不服从两段锁协议，调度仍旧可能是可串行化的。这意味着两段锁协议是可串行化调度的充实条件，但不是须要条件。

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总结：两段锁协议的优缺点

长处：

• 保证并发调度的正确性：通过严格控制锁的获取与释放，确保并发事件的执行结果与串行执行划一。
  
• 简化并发控制：事件服从两段锁协议后，不需要额外的检查来确保可串行性。
  

缺点：

• 可能导致死锁：纵然所有事件都服从两段锁协议，仍旧可能发生死锁。
  
• 增长系统开销：事件在扩展阶段需要一次性申请大量锁，可能会增长系统的资源消耗和期待时间。
  

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