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。
数据库事务与并发控制的机制与实现
数据库事务与并发控制的机制与实现在现代信息系统中，数据库是承载着关键业务数据的存储和管理平台。
在数据库中，事务以及并发控制是两个非常重要的概念和机制。
事务可以保证数据的一致性和完整性，而并发控制则可以保证多个用户能够同时访问数据库而不会相互干扰。
本文将介绍数据库事务和并发控制的原理、机制以及实现方法。
首先，让我们来了解事务的概念和特性。
事务是由一系列数据库操作组成的逻辑单位，要么全部执行成功，要么全部回滚，保证事务的一致性和完整性。
事务具有ACID 特性，即原子性、一致性、隔离性和持久性。
原子性指事务要么全部执行成功，要么全部回滚失败；一致性指事务执行前后数据库必须保持一致状态；隔离性指事务之间相互隔离，互不干扰；持久性指一旦事务提交，其结果就会持久地保存在数据库中。
数据库事务的实现主要依靠日志和锁机制。
日志被用来记录事务的执行过程，包括事务开始、事务操作以及提交或回滚。
通过日志的记录，数据库可以在发生故障时恢复到一个一致的状态。
而锁机制用于控制并发访问数据库的操作，确保事务之间不会相互干扰。
常见的锁类型有共享锁和排他锁，共享锁可以被多个事务同时获取，而排他锁只能被一个事务独占。
通过合理地使用锁机制，可以保证事务的一致性和并发访问的正确性。
除了事务，数据库并发控制也是必不可少的。
并发控制是为了提高数据库性能和响应速度，允许多个用户同时访问数据库。
然而，并发访问可能会导致脏读、不可重复读和幻读等问题。
为了解决这些问题，数据库引入了不同的并发控制方法，如串行化、封锁和多版本并发控制（MVCC）等。
串行化是最简单、最保守的一种并发控制方法。
它的原则是每次只允许一个事务执行，其他事务需要等待。
尽管串行化可以避免并发问题，但它牺牲了数据库的并发性能。
封锁是常用的并发控制方法之一，它基于锁机制，通过对数据进行加锁来保证事务的一致性和隔离性。
尽管封锁可以有效地解决并发访问的问题，但过量和不恰当的锁定可能会导致性能下降和死锁风险。
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。
数据库系统中的事务处理与并发控制技术
数据库系统中的事务处理与并发控制技术数据库系统中的事务处理与并发控制技术在保证数据的一致性、完整性和可靠性方面起着重要的作用。
本文将介绍事务的概念及其特性，以及并发控制技术的相关内容。
一、事务处理在数据库系统中，事务(transaction)是指一组对数据库的操作，这些操作要么全部执行，要么全部不执行。
在事务中，如果有一个操作失败，则整个事务都会被回滚到事务开始之前的状态。
事务具有以下特性：1.原子性(Atomicity)：事务的所有操作要么全部执行成功，要么全部不执行，不允许部分成功部分失败。
2.一致性(Consistency)：事务执行过程中对数据库的修改必须使数据库保持一致状态。
3.隔离性(Isolation)：并发执行的多个事务之间应互相隔离，防止事务之间的相互干扰。
4.持久性(Durability)：一旦事务提交，其结果应该持久保存在数据库中，对于系统的故障或崩溃也不能丢失。
事务处理的基本单元是SQL语句，在数据库系统中，常见的事务控制语句包括开始事务(begin transaction)、提交事务(commit)和回滚事务(rollback)。
二、并发控制技术并发(concurrency)是指多个事务同时执行的状态。
在数据库系统中，多个事务同时访问和操作数据库可能导致一些问题，如脏读、不可重复读和幻读等问题。
为了解决这些问题，需要采用并发控制技术。
1.锁(Lock)：锁是最常用的并发控制技术之一，通过对数据库的数据进行加锁，实现事务之间的隔离。
常见的锁包括共享锁(shared lock)和排他锁(exclusive lock)等。
共享锁用于读操作，多个事务可以同时获得共享锁；排他锁用于写操作，一次只能有一个事务获得排他锁。
锁的粒度可以是表级锁、页级锁或行级锁。
2.多版本并发控制(MVCC)：MVCC是一种基于时间戳的并发控制技术，它通过在每个数据项上维护多个版本，每个版本都有一个时间戳。
实验15事务与并发控制
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。
数据库设计中的事务和并发控制实践(五)
数据库设计中的事务和并发控制实践在数据库设计中，事务和并发控制是非常重要的概念。
事务用于保证数据库操作的一致性和完整性，而并发控制则是为了解决多个并发操作可能引发的数据冲突问题。
本文将对事务和并发控制在数据库设计中的实践进行讨论。
一、事务的概念和特性事务是数据库设计中的一个基本概念，它指的是一系列数据库操作组成的逻辑单位，要么全部成功执行，要么全部回滚。
在事务中，要保证操作的原子性、一致性、隔离性和持久性，这通常通过事务的ACID特性来实现。
首先，原子性表示事务中的操作要么全部执行成功，要么全部回滚。
这意味着如果一个操作失败，那么整个事务都被回滚到初始状态，保证数据的一致性。
其次，一致性指的是事务执行前后，数据库从一个一致性状态变为另一个一致性状态。
在事务中的操作可以确保数据的完整性和约束条件的满足。
隔离性是指并发操作时，每个事务都应该与其他事务隔离开来。
事务之间不应该互相影响，以保证数据的正确性。
最后，持久性保证了事务对数据库的修改是持久的，即使系统出现故障或崩溃也能够恢复。
这通常通过事务的日志记录和恢复机制来实现。
二、并发控制的需求和技术在多用户环境下，数据库的并发操作会引发数据的冲突问题。
为了解决这些问题，需要采取并发控制的技术来保证数据的一致性。
首先，锁是实现并发控制的一种常用技术。
通过给数据加锁，可以防止其他事务对该数据进行修改。
不同的锁级别可以提供不同的并发控制粒度，如行级锁、表级锁和页面级锁等。
其次，多版本并发控制(MVCC)是一种常见的并发控制技术，它通过为每个事务创建不同的数据版本，使得事务之间可以并发执行。
每个事务只能看到自己开始执行之前的数据版本，从而避免了读-写和写-写冲突。
此外，信号量和事务隔离级别也是实现并发控制的重要技术。
信号量可以控制同时访问资源的进程数目，从而避免了竞争条件的发生。
而事务隔离级别定义了事务之间的相互影响程度，包括读未提交、读已提交、可重复读和串行化等级别。
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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 SAVE 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='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='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='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）。