Java數(shù)據(jù)庫高級教程下載，原理知識點，掌握數(shù)據(jù)庫已經(jīng)成為了每個程序員的必備基本技能，今天我們就來帶大家徹徹底底弄數(shù)據(jù)庫原理的相關(guān)知識點，內(nèi)容包括了事務(wù)、并發(fā)一致性、封鎖、隔離級別、多版本并發(fā)控制和Next-KeyLock。希望本文全面的講解可以一次性解決大家關(guān)于數(shù)據(jù)庫原理的所有疑問。

1.事務(wù)

(1)定義

事務(wù)指的是滿足ACID特性的一組操作，可以通過Commit提交一個事務(wù)，也可以使用Rollback進行回滾。

(2)特性

• 原子性：事務(wù)被視為不可分割的最小單元，事務(wù)的所有操作要么全部提交成功，要么全部失敗回滾。回滾可以用回滾日志來實現(xiàn)，回滾日志記錄著事務(wù)所執(zhí)行的修改操作，在回滾時反向執(zhí)行這些修改操作即可。
• 一致性：數(shù)據(jù)庫在事務(wù)執(zhí)行前后都保持一致性狀態(tài)。在一致性狀態(tài)下，所有事務(wù)對一個數(shù)據(jù)的讀取結(jié)果都是相同的。對于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，要求更新過的數(shù)據(jù)能被后續(xù)的訪問都能看到，這是強一致性；如果能容忍后續(xù)的部分或者全部訪問不到，則是弱一致性**；如果經(jīng)過一段時間后要求能訪問到更新后的數(shù)據(jù)，則是最終一致性。
• 隔離性：一個事務(wù)所做的修改在最終提交以前，對其它事務(wù)是不可見的。
• 持久性：一旦事務(wù)提交，則其所做的修改將會永遠保存到數(shù)據(jù)庫中。即使系統(tǒng)發(fā)生崩潰，事務(wù)執(zhí)行的結(jié)果也不能丟失。

2.并發(fā)一致性

(1)丟失更新

T1和T2兩個事務(wù)都對一個數(shù)據(jù)進行修改，T1先修改，T2隨后修改，T2的修改覆蓋了T1的修改。這里舉個飛機訂票系統(tǒng)的例子方便大家了解：甲售票點（甲事務(wù)）讀出某航班的機票余額A，設(shè)A=16；乙售票點（乙事務(wù)）讀出同一航班的機票余額A，也為16；甲售票點賣出一張機票，修改余額A←A-1。所以A為15，把A寫回數(shù)據(jù)庫；乙售票點也賣出一張機票，修改余額A←A-1。所以A為15，把A寫回數(shù)據(jù)庫。結(jié)果明明賣出兩張機票，數(shù)據(jù)庫中機票余額只減少1。

(2)不可重復(fù)讀

T2讀取一個數(shù)據(jù)，T1對該數(shù)據(jù)做了修改。如果T2再次讀取這個數(shù)據(jù)，此時讀取的結(jié)果和第一次讀取的結(jié)果不同。具體來講就是，當(dāng)前事務(wù)先進行了一次數(shù)據(jù)讀取，然后再次讀取到的數(shù)據(jù)是別的事務(wù)修改成功的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致兩次讀取到的數(shù)據(jù)不匹配。

 (3)幻影讀

T1讀取某個范圍的數(shù)據(jù)，T2在這個范圍內(nèi)插入新的數(shù)據(jù)，T1再次讀取這個范圍的數(shù)據(jù)，此時讀取的結(jié)果和和第一次讀取的結(jié)果不同。或者用更通俗地說，事務(wù)A首先根據(jù)條件索引得到N條數(shù)據(jù)，然后事務(wù)B改變了這N條數(shù)據(jù)之外的M條或者增添了M條符合事務(wù)A搜索條件的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致事務(wù)A再次搜索發(fā)現(xiàn)有N+M條數(shù)據(jù)了，就產(chǎn)生了幻讀。換句話說，當(dāng)前事務(wù)讀第一次取到的數(shù)據(jù)比后來讀取到數(shù)據(jù)條目少。

3.封鎖

(1)封鎖粒度

MySQL中提供了兩種封鎖粒度：行級鎖以及表級鎖。應(yīng)該盡量只鎖定需要修改的那部分數(shù)據(jù)，而不是所有的資源。鎖定的數(shù)據(jù)量越少，發(fā)生鎖爭用的可能就越小，系統(tǒng)的并發(fā)程度就越高。但是加鎖需要消耗資源，鎖的各種操作（包括獲取鎖、釋放鎖、以及檢查鎖狀態(tài)）都會增加系統(tǒng)開銷。因此封鎖粒度越小，系統(tǒng)開銷就越大。在選擇封鎖粒度時，需要在鎖開銷和并發(fā)程度之間做一個權(quán)衡。

(2)封鎖類型

 A：讀寫鎖

 排它鎖簡寫為X鎖，又稱寫鎖；共享鎖簡寫為S鎖，又稱讀鎖。有以下兩個規(guī)定：一個事務(wù)對數(shù)據(jù)對象A加了X鎖，就可以對A進行讀取和更新。加鎖期間其它事務(wù)不能對A加任何鎖。一個事務(wù)對數(shù)據(jù)對象A加了S鎖，可以對A進行讀取操作，但是不能進行更新操作。加鎖期間其它事務(wù)能對A加S鎖，但是不能加X鎖。

B：意向鎖

使用意向鎖（IntentionLocks）可以更容易地支持多粒度封鎖。在存在行級鎖和表級鎖的情況下，事務(wù)T想要對表A加X鎖，就需要先檢測是否有其它事務(wù)對表A或者表A中的任意一行加了鎖，那么就需要對表A的每一行都檢測一次，這是非常耗時的。意向鎖在原來的X/S鎖之上引入了IX/IS，IX/IS都是表鎖，用來表示一個事務(wù)想要在表中的某個數(shù)據(jù)行上加X鎖或S鎖。有以下兩個規(guī)定：一個事務(wù)在獲得某個數(shù)據(jù)行對象的S鎖之前，必須先獲得表的IS鎖或者更強的鎖；一個事務(wù)在獲得某個數(shù)據(jù)行對象的X鎖之前，必須先獲得表的IX鎖。

(3)封鎖協(xié)議

封鎖協(xié)議分為三級封鎖協(xié)議和兩段鎖協(xié)議。MySQL的InnoDB存儲引擎采用兩段鎖協(xié)議，會根據(jù)隔離級別在需要的時候自動加鎖，并且所有的鎖都是在同一時刻被釋放，這被稱為隱式鎖定。InnoDB也可以使用特定的語句進行顯示鎖定：

SELECT...LOCKInSHAREMODE;SELECT...FORUPDATE;

4.隔離級別

為了避免丟失更新、臟讀、不可重復(fù)讀和幻讀，在標(biāo)準(zhǔn)SQL規(guī)范中，定義了4個事務(wù)隔離級別，不同的隔離級別對事務(wù)的處理不同。具體如下圖：

5.多版本并發(fā)控制

多版本并發(fā)控制是MySQL的InnoDB存儲引擎實現(xiàn)隔離級別的一種具體方式，用于實現(xiàn)提交讀和可重復(fù)讀這兩種隔離級別。而未提交讀隔離級別總是讀取最新的數(shù)據(jù)行，無需使用MVCC。可串行化隔離級別需要對所有讀取的行都加鎖，單純使用MVCC無法實現(xiàn)。MVCC在大多數(shù)情況下代替了行鎖。最早的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，只有讀讀之間可以并發(fā)，讀寫，寫讀，寫寫都要阻塞。引入多版本之后，只有寫寫之間相互阻塞，其他三種操作都可以并行，這樣大幅度提高了InnoDB的并發(fā)度。但是，使用MVCC每行記錄都需要額外的存儲空間，需要做更多的行維護和檢查工作。

6.Next-KeyLock

(1)RecordLock

鎖定一個記錄上的索引，而不是記錄本身。如果表沒有設(shè)置索引，InnoDB會自動在主鍵上創(chuàng)建隱藏的聚簇索引，因此RecordLock依然可以使用。

(2)GapLocks

鎖定索引之間的間隙，但是不包含索引本身。例如當(dāng)一個事務(wù)執(zhí)行以下語句，其它事務(wù)就不能在t.c中插入15。

SELECTcFROMtWHEREcBETWEEN10and20FORUPDATE;

(3)Next-KeyLock

它是RecordLock和GapLock的結(jié)合，不僅鎖定一個記錄上的索引，也鎖定索引之間的間隙。例如一個索引包含以下值：10,11,13,and20，那么就需要鎖定以下區(qū)間：

(negativeinfinity,10](10,11](11,13](13,20](20,positiveinfinity)

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