实验15 事务与并发控制
事务处理与并发控制机制
要点二
多版本并发控制（MVCC, MultiVersion…
通过保存数据在某个时间点的快照来实现并发控制。每个 读操作都会看到一个一致的数据库版本，而写操作则会创 建新的版本。这样可以避免读写和写写冲突，提高并发性 能。
03
数据库事务处理技术
塞，直到锁被释放。
死锁处理
03
通过死锁预防、死锁避免、死锁检测和恢复等策略，处理可能
出现的死锁情况。
乐观并发控制算法
版本号机制
为每个数据对象设置一个版本号 ，事务在读取数据时获取版本号 ，在提交更新时检查版本号是否 发生变化。
冲突检测
在事务提交更新时，比较当前数 据版本号与事务开始时的版本号 ，若不一致则认为存在冲突。
隔离性（Isolation）
持久性（Durability）
事务是一个不可分割的工作单 位，事务中的操作要么都发生 ，要么都不发生。
事务必须使数据库从一个一致 性状态变换到另一个一致性状 态。
一个事务的执行不能被其他事 务干扰。即一个事务内部的操 作及使用的数据对并发的其他 事务是隔离的，并发执行的各 个事务之间不会互相干扰。
02
并发控制机制原理
并发访问问题
01
脏读（Dirty Read）：一个事务读取了另一个未提交事务 的修改。
02
不可重复读（Non-repeatable Read）：在同一事务中， 多次读取同一数据返回的结果有所不同。
03
幻读（Phantom Read）：一个事务在执行过程中读取了 几行记录后，接着另一个并发事务插入了一些记录，先前
05
典型应用场景分析
电子商务系统中的应用
数据库事务处理与并发控制的最佳实践
数据库事务处理与并发控制的最佳实践数据库事务处理和并发控制是数据库管理系统中非常重要的概念，它们确保数据库操作的一致性和并发执行的正确性。
本文将介绍数据库事务处理和并发控制的最佳实践。
首先，我们需要了解什么是数据库事务处理。
事务是数据库操作的最小单位，它由一个或多个操作组成。
数据库事务遵循原子性、一致性、隔离性和持久性（ACID）的原则。
原子性要求事务中的所有操作要么全部执行成功，要么全部失败回滚。
一致性要求事务将数据库从一种一致状态转换为另一种一致状态。
隔离性要求事务的执行不能相互干扰，即使并发执行也不会导致数据的不一致。
持久性要求事务提交后，对数据库的更改应该永久保存。
为了确保事务的一致性和并发执行的正确性，以下是几个最佳实践建议。
第一，掌握好事务的使用范围和粒度。
为了保证事务的原子性和一致性，事务应该尽可能短暂，并且只涉及到必要的数据操作。
不要将无关的操作放在同一个事务中，以免增加锁的时间和冲突的概率。
第二，合理选择事务隔离级别。
数据库支持多个事务隔离级别，如读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
选择适当的隔离级别可以平衡并发性能和数据一致性。
通常情况下，可重复读是一个较好的选择，它可以在一定程度上解决脏读和不可重复读的问题。
第三，谨慎使用数据库锁。
锁是实现并发控制的一种方式，但过多的锁会导致性能下降。
在设计数据库模式时，应该合理的考虑锁的使用。
例如，可以通过采用合适的索引、分区以及避免全表扫描等方式来减少锁的冲突。
第四，合理设计数据库并发控制机制。
数据库管理系统通常提供了多种并发控制机制，如乐观并发控制和悲观并发控制。
乐观并发控制机制通常用于低并发读多写少的场景，而悲观并发控制机制常常用于高并发读写的场景。
在设计数据库的并发控制机制时，应该结合实际需求和性能预期选择合适的控制方式。
第五，合理使用数据库的存储过程和触发器。
存储过程和触发器是在数据库内部执行的，因此可以减少与数据库服务器的交互次数，提高性能。
数据库事务与并发控制
数据库事务与并发控制数据库事务是指一组数据库操作被视为一个不可分割的工作单元，要么全部执行成功，要么全部回滚到初始状态。
并发控制是指在多个用户同时访问数据库的情况下，保证数据的一致性和隔离性。
本文将介绍数据库事务和并发控制的概念、原理及常用方法。
一、数据库事务的概念数据库事务是数据库管理系统中的一个重要概念，它是指一组数据库操作，这些操作要么全部执行成功，要么全部回滚。
事务具有以下四个特性，通常使用ACID来描述：1. 原子性（Atomicity）：事务中的所有操作要么全部成功，要么全部失败，没有中间状态。
2. 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库的完整性约束没有被破坏。
3. 隔离性（Isolation）：并发执行的事务之间是相互隔离的。
4. 持久性（Durability）：事务一旦提交，对数据库的改变是永久的。
二、并发控制的概念当多个用户同时访问数据库时，就会出现并发操作的情况。
并发控制是为了保证并发操作时数据的一致性和隔离性。
常见的并发控制方法有锁定机制、时间戳机制和多版本并发控制。
1. 锁定机制锁定机制是最常见的并发控制方法，其中包括共享锁（Shared Lock）和排它锁（Exclusive Lock）。
共享锁允许多个事务同时读取同一数据项，而排它锁则只允许一个事务进行写操作。
2. 时间戳机制时间戳机制使用时间戳来标记事务的开始和结束时间，每个事务都有一个唯一的时间戳。
在并发执行时，事务的读操作只能读取其他事务提交前的数据，写操作会根据时间戳决定是否允许执行。
3. 多版本并发控制多版本并发控制（Multiversion Concurrency Control）通过为每个写操作创建一个新的版本来解决并发冲突。
读操作可以读取到其他事务未提交的最新版本，从而避免了锁定机制的应用。
三、常用的并发控制方法在实际应用中，为了保证数据库的并发控制，我们可以采用以下常用的方法：1. 两阶段锁定（Two-Phase Locking，2PL）2PL是一种基于锁定机制的并发控制方法，它包含两个阶段：锁定阶段和释放阶段。
学习计算机数据库的事务与并发控制
学习计算机数据库的事务与并发控制随着信息技术的飞速发展，计算机数据库成为了现代信息系统中不可或缺的组成部分。
然而，随之而来的数据安全、一致性和并发性等问题也日益凸显。
在学习计算机数据库时，事务与并发控制是其中重要的内容之一。
本文将介绍事务和并发控制的概念、相关算法以及在实际应用中的重要性。
一、事务的概念和特性事务是指数据库管理系统中的一个逻辑单位，它是由一系列数据库操作所组成的。
事务具有以下四个特性：1. 原子性（Atomicity）：事务被视为一个不可分割的操作单元，要么全部执行成功，要么全部失败回滚。
2. 一致性（Consistency）：事务的执行使数据库从一个一致状态转换到另一个一致状态。
3. 隔离性（Isolation）：并发执行的事务之间应该相互隔离，每个事务都感觉不到其他事务的存在。
4. 持久性（Durability）：一旦事务提交，其对数据库的修改应该永久保存，即使系统发生故障也不会丢失。
二、并发控制的概念和问题并发控制是指在多个事务同时执行时，保证事务的隔离性和一致性。
在并发执行的情况下，可能会出现以下问题：1. 脏读（Dirty Read）：一个事务读取了另一个事务尚未提交的数据。
2. 不可重复读（Non-repeatable Read）：一个事务内的多次读取操作可以获得不同的结果，因为其他并发事务已经修改了数据。
3. 幻读（Phantom Read）：一个事务执行了两次相同的查询，但得到了不同的结果，因为其他并发事务插入或删除了数据。
三、事务的隔离级别为了解决并发执行可能出现的问题，数据库管理系统定义了四个事务的隔离级别：1. 读未提交（Read Uncommitted）：事务可以读取其他事务尚未提交的数据，可能会导致脏读、不可重复读和幻读的问题。
2. 读已提交（Read Committed）：事务只能读取其他事务已经提交的数据，可以避免脏读问题，但不可重复读和幻读问题仍可能出现。
数据库中的事务处理与并发控制
数据库中的事务处理与并发控制事务处理和并发控制是数据库管理系统中非常重要的概念，它们确保数据库在多用户环境下的一致性和完整性。
本文将介绍事务处理和并发控制的概念、原理以及应用，以及常用的实现方式和技术。
一、事务处理1. 事务概述事务是数据库操作的基本单位，它表示一个逻辑上的操作序列，要么完全执行，要么完全不执行。
事务有四个基本属性，即原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。
2.事务的ACID属性- 原子性：事务中的操作要么全部成功，要么全部失败回滚，不存在部分成功的情况。
- 一致性：事务执行前后，数据库的状态保持一致性。
- 隔离性：多个事务并发执行时，相互之间是隔离的，互不干扰。
- 持久性：事务一旦提交，其结果将永久保存在数据库中，不会因为系统故障而丢失。
3. 事务的并发控制并发控制是确保多个事务并发执行时数据库一致性的重要手段。
并发控制的目标是解决脏读（Dirty Read）、不可重复读（Non-repeatable Read）和幻读（Phantom Read）等问题。
二、并发控制1. 锁的概念与分类锁是一种用于控制对数据的访问的机制。
根据锁的粒度可以分为共享锁（Shared Lock）和排他锁（Exclusive Lock）。
共享锁可以被多个事务同时持有，适用于读操作，排他锁则只能被一个事务持有，适用于写操作。
2. 一级封锁协议一级封锁协议是最简单的封锁协议，它要求事务在修改数据前先获得排他锁，并在事务结束后释放锁。
这种协议可以解决脏读和不可重复读问题，但无法解决幻读问题。
3. 两段封锁协议两段封锁协议是解决并发控制问题的较为常用的协议。
它分为两个阶段，即封锁生长阶段和封锁释放阶段。
事务在生长阶段会不断获取和释放锁，直到需要提交或回滚。
这种协议可以解决脏读和不可重复读问题。
4. 多版本并发控制（MVCC）多版本并发控制是一种现代的并发控制技术，它通过为每个事务分配唯一的时间戳，实现了非阻塞的并发操作。
并发控制与事务
并发控制与事务并发控制只要有多个查询需要在同⼀时刻修改数据,都会产⽣并发控制的问题。
并发控制是⼀个相当庞⼤的问题，我们这⾥只简单的谈论MySQL如何控制并发读写。
如果是多个⼈同时对数据库的⼀张表进⾏读，那么即使是同⼀时刻多个⽤户并发读取也并不会有什么问题。
但是如果某个⼈正在读取⼀张表，同时另外⼀个⽤户删除或者修改同⼀张表，结果是⽆法确定的。
读取的⼈可能会读取到错误的数据，也有可能会报错退出。
⽽要解决这类问题的⼀个经典⽅法，就是并发控制。
所谓并发控制，就是在处理并发读或写时,可以通过实现⼀个由两种类型的锁系统来解决问题.这两种类型的锁通常被称为共享锁和排他锁,也叫读锁和写锁.这⾥描述⼀下锁的概念,读锁是共享的,相互不阻塞的。
多个客户可以在同⼀时刻可以同时读取同⼀个资源，⽽互不⼲扰。
⽽写锁则是排他的，⼀个写锁会阻塞其他的写锁和读锁。
锁粒度锁粒度是指对锁定对象的选择性，尽量只锁定需要修改的部分数据，⽽不是所有的语⾔，如果能够只对会修改的数据⽚进⾏精确锁定。
任何时候，在给定的资源上，锁定的数据量越少，则系统的并发程度越⾼。
锁策略所谓的所策略，就是在锁的开销和数据的安全性之间寻求平衡。
⼀般都是在表上施加⾏级锁，并以各种复杂的⽅式来实现，以便在锁⽐较多的情况下尽可能地提供更好的性能。
MySQL提供了多种所策略，其中最重要的两种锁策略是表锁和⾏级锁。
表锁表锁是MySQL中最基本的锁策略，并且是开销最⼩的策略。
表锁会对整张表进⾏锁定。
⼀个⽤户在对表进⾏写操作时，需要先获得写锁，这会阻塞其他⽤户对该表的所有读写操作。
只有没有写锁时，其他读取的⽤户才能获得读锁，读锁之间是不互相阻塞的。
⾏级锁⾏级锁可以最⼤程度地⽀持并发处理（同时也带来了最⼤的锁开销）。
⾏级锁只在存储引擎层⾯实现，⽽MySQL服务层并没有实现。
事务事务是⼀组原⼦性的SQL查询。
如果数据引擎能够成功地对数据库应⽤该组查询的全部语句，那么就执⾏该组查询。
事务并发控制课件
数据一致性问题
数据不一致性定义
当多个事务同时对数据库进行修改时，可能导致数据从一致状态 变为不一致状态。
数据不一致性类型
丢失修改、不可重复读、脏读。
数据一致性维护
通过数据库锁、事务隔离级别设置等方式来维护数据一致性。
系统性能问题
01
02
03
系统性能问题定义
由于并发事务过多或处理 不当，导致系统性能下降， 响应时间变长。
需要避免并发事务之间的相互干扰，确保数据的一致性和完整性。
银行转账案例解决方案
使用锁机制
01
对共享资源（账户余额）加锁，确保同一时间只有一个事务对
其进行操作。
使用数据库事务隔离级别
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设置合适的事务隔离级别，防止并发事务之间的不可预期结果。
回滚机制
03
当一个事务失败时，能够回滚操作，保证数据的一致性。
数据库查询优化
数据库查询优化是提高数据库性能的重要手段之一， 通过优化查询语句和查询逻辑，可以减少数据库的负
载和提高并发处理能力。
数据库查询优化包括选择合适的查询方式、避免使用 低效的查询语句、合理使用分页查询等。
在进行数据库操作时，应该根据业务需求和数据量大 小等因素选择合适的查询方式，并定期对查询语句进
随着大数据技术的普及和应用，越来越多的企业和组织开 始面临如何高效地处理和分析大规模数据的问题，并发控 制技术在此过程中发挥着至关重要的作用。
大数据处理中的并发控制技术将不断发展和完善，未来将 会有更多的优化算法和技术涌现，以提高大数据处理的整 体性能和效率。
云计算环境下的并发控制
云计算环境下的并发控制是云计算技术中的重要研究方向之一， 它涉及到如何有效地管理和控制多个并发执行的计算任务。
数据库设计中的事务和并发控制实践
数据库设计中的事务和并发控制实践在数据库设计和开发过程中，事务和并发控制是两个非常重要的概念。
事务用于确保数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，而并发控制则用于处理多个用户同时对数据库进行操作时可能出现的冲突问题。
本文将从两个方面对数据库设计中的事务和并发控制进行实践探讨。
一、事务的实践事务在数据库设计中扮演着非常重要的角色，它可以确保一组数据库操作要么全部执行成功，要么全部回滚。
在实际应用中，事务的使用经常涉及到对多个表或者多个数据库操作的一致性要求。
以下是一些事务的实践经验：1. 定义合适的事务边界：一个事务应当包含一个完整的业务逻辑单元，避免将多个独立的操作放在同一个事务中。
这样可以减少事务的冲突概率，提高并发性能。
2. 设置合理的隔离级别：数据库系统提供了多个隔离级别，如读未提交、读已提交、可重复读和串行化。
不同的业务场景需要选择合适的隔离级别，以便在保证数据一致性的同时提高并发性能。
3. 使用数据库的事务管理机制：大多数数据库系统都提供了事务管理功能，如开启、提交、回滚等。
在使用数据库时，可以利用这些功能来实现事务的原子性和持久性。
4. 异常处理与回滚：在事务处理过程中，可能会发生各种异常情况，如网络中断、系统故障等。
在这些情况下，及时捕获异常并进行回滚操作是非常重要的，以避免数据不一致性的问题。
二、并发控制的实践并发控制是数据库设计中必不可少的一项技术，它可以确保多个用户同时对数据库进行操作时的数据一致性。
以下是一些并发控制的实践经验：1. 锁机制的使用：数据库系统提供了不同的锁机制，如排他锁、共享锁等。
在设计数据库时，可以根据不同的业务需求和并发访问方式，选择合适的锁机制来实现数据的互斥访问。
2. 并发控制算法的选择：数据库系统也提供了不同的并发控制算法，如两段锁协议、多版本并发控制（MVCC）等。
根据不同的业务场景和性能要求，可以选择合适的算法来实现并发控制。
3. 设计合理的索引：索引在数据库查询中起到非常重要的作用，能够提高查询性能和并发控制效果。
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实验十五事务与并发控制【实验目的与要求】1.掌握数据库事务的概念2.熟悉数据库的四个特性3.熟练掌握数据库事务的实现方法【实验内容与步骤】15.1.SQL Server数据库事务基础知识1．事务的概念( Transaction )所谓事务是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么都做，要么都不做，是一个不可分割的工作单位。
关系数据库中，事务可以是一条SQL语句、一组SQL语句。
在SQL语言中，定义事务的语句有三条：Begin Transaction 开始Commit 结束Rollback 回滚2．事务开始：BEGIN TRANSACTION标记一个显式本地事务的起始点。
BEGIN TRANSACTION将@@TRANCOUNT 加1。
语法结构：BEGIN TRAN [ SACTION ] [ transaction_name | @tran_name_variable[ WITH MARK [ 'description' ] ] ]参数说明：transaction_name：是给事务分配的名称。
transaction_name 必须遵循标识符规则，但是不允许标识符多于32 个字符。
仅在嵌套的MIT 或BEGIN...ROLLBACK 语句的最外语句对上使用事务名。
@tran_name_variable：是用户定义的、含有有效事务名称的变量的名称。
必须用char、varchar、nchar 或nvarchar 数据类型声明该变量。
WITH MARK ['description']：指定在日志中标记事务。
Description 是描述该标记的字符串。
如果使用了WITH MARK，则必须指定事务名。
WITH MARK 允许将事务日志还原到命名标记。
4．事务提交：COMMIT TRANSACTION标志一个成功的隐性事务或用户定义事务的结束。
如果@@TRANCOUNT 为1，COMMIT TRANSACTION 使得自从事务开始以来所执行的所有数据修改成为数据库的永久部分，释放连接占用的资源，并将@@TRANCOUNT 减少到0。
如果@@TRANCOUNT 大于1，则COMMIT TRANSACTION 使@@TRANCOUNT 按 1 递减。
语法结构：COMMIT [ TRAN [ SACTION ] [ transaction_name | @tran_name_variable ] ]参数说明：transaction_name：Microsoft SQL Serve 忽略该参数。
transaction_name 指定由前面的BEGIN TRANSACTION 指派的事务名称。
transaction_name 必须遵循标识符的规则，但只使用事务名称的前32 个字符。
通过向程序员指明COMMIT TRANSACTION 与哪些嵌套的BEGIN TRANSACTION 相关联，transaction_name 可作为帮助阅读的一种方法。
@tran_name_variable：是用户定义的、含有有效事务名称的变量的名称。
必须用char、varchar、nchar 或nvarchar 数据类型声明该变量。
5．事务回滚：ROLLBACK TRANSACTION将显式事务或隐性事务回滚到事务的起点或事务内的某个保存点。
语法结构：ROLLBACK [ TRAN [ SACTION ][ transaction_name | @tran_name_variable| savepoint_name | @savepoint_variable ] ]参数说明：transaction_name：是给BEGIN TRANSACTION 上的事务指派的名称。
transaction_name 必须符合标识符规则，但只使用事务名称的前32 个字符。
嵌套事务时，transaction_name 必须是来自最远的BEGIN TRANSACTION 语句的名称。
@tran_name_variable：是用户定义的、含有有效事务名称的变量的名称。
必须用char、varchar、nchar 或nvarchar 数据类型声明该变量。
savepoint_name：是来自SA VE TRANSACTION 语句的savepoint_name。
savepoint_name 必须符合标识符规则。
当条件回滚只影响事务的一部分时使用savepoint_name。
@savepoint_variable：是用户定义的、含有有效保存点名称的变量的名称。
必须用char、varchar、nchar 或nvarchar 数据类型声明该变量。
15.2.SQL Server数据库事务创建1．事务的创建（1）在查询分析器中执行以下语句，创建一个名为t_InsUpdate简单的事务，并使它正常提交。
Begin transaction t_InsUpdate --t_InsUpdate为事务名Use CPXSInsert into CP(产品编号,产品名称,价格,库存量)Values('100021','宝马汽车',456780,39)Update XSSSet 负责人='张飞'Where 客户编号='000003'Commit transaction t_InsUpdate --事务提交结束，t_InsUpdate为事务名测试：执行语句“select * from xss; ”，看数据是否添加到表中？请给出测试结果：（2）在查询分析器中执行以下语句，创建一个简单的事务，并使它回滚BEGIN TRANSACTIONUse CPXSselect * from xss;update xssset 客户名称='厦门理工学院'where 客户编号='000002';select * from xss;Rollback;测试：select * from xss;请给出测试结果：思考：比较两条查询语句的结果差异，为什么会有这样的差异？执行了事务后，rollback相当于取消了事务，事务没有生效。
2．事务的存储点：事务的存储点可以使事务在发生回滚的情况下，存储点前的操作结果得以保存。
执行以下语句，创建一个名为t_InsertCP，其中包含一个存储点。
Begin transaction t_InsertCP--Use CPXSInsert into CP(产品编号,产品名称,价格,库存量)Values('100028','天山雪莲',456,57)Save transaction t_InsertCP --存储点Update CPSet 产品名称='云南白药'Where 产品编号='208729' --此为一个不存在的编号，目的是使插入操作出错if @@error!=0 --@@error为系统全局变量，错误号rollback transaction t_InsertCPelsecommit transaction t_InsertCP测试：使用查询语句查询表CP中数据，观查查询结果，看存储点前的操作结果是否确实得以保存。
给出相应的结果：2．事务的实验练习：实验练习：写一个名为pt_CPXSB的存储过程，含一名为t_InserCPXSB的事务,用于实现向CPXSB表中插入一条数据时，检查“产品编号”字段是否包含有CP表中，“客户编号”是否包含于XSS表中，只要两者之一为否，撒销插入操作，否则，则提交数据。
给出相应的代码：create proc pt_CPXSB@产品编号 char(6),@客户编号 char(6),@销售日期 datetime,@数量 int,@销售额 floatas beginbegin transaction t_InserCPXSBinsert into CPXSB (产品编号,客户编号,销售日期,数量,销售额)values (@产品编号,@客户编号,@销售日期,@数量,@销售额)if ((@产品编号 in (select 产品编号 from CP))and (@客户编号 in (select客户编号 from XSS)))begincommit transaction t_InserCPXSBprint'插入一行数据成功'select * from CPXSBendif (@产品编号 not in (select 产品编号 from CP))beginprint'插入数据中产品编号与CP表中产品编号不一致' rollback transaction t_InserCPXSBendif (@客户编号 not in (select 客户编号 from XSS))beginprint'插入数据中客户编号与XSS表中客户编号不一致' rollback transaction t_InserCPXSBend end给出测试结果：15.3.锁与并发控制15.3.0．SQL Server锁简介1. 查看锁的信息(1) 执行EXEC SP_LOCK 报告有关锁的信息(2)查询分析器中按Ctrl+2可以看到锁的信息2. 如何锁定数据库对象(1) 如何锁一个表的某一行(示例)SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTEDSELECT * FROM table ROWLOCK WHERE id = 1(2) 锁定数据库的一个表(示例)SELECT * FROM table WITH (HOLDLOCK)3.软件开发中如何尽可能避免死锁（1）使用事务时，尽量缩短事务的逻辑处理过程，及早提交或回滚事务；（2）设置死锁超时参数为合理范围，如：3分钟-10分种；超过时间，自动放弃本次操作，避免进程悬挂；（3）优化程序，检查并避免死锁现象出现；（4）对所有的脚本和SP都要仔细测试，在正式版本之前。
（5）所有的SP都要有错误处理（通过@error）（6）一般不要修改SQL SERVER事务的默认级别。
不推荐强行加锁15.3.1．排它锁1.新建两个连接：新建两个用户，并给相应的权限，然后各自登录到数据库中，分别打开查询窗口2.在第一个连接中执行以下语句begin tranupdate XSSset 客户名称='SM城市广场'where 客户编号='000003'waitfor delay '00:00:50' --等待50秒commit tran3.在第二个连接中执行以下语句begin transelect * from XSSwhere 客户编号='000003'commit tran先执行以上两个语句中的第一个语句，后执行第二个语句，观查执行的结果（主要是执行时间的差异）。