关系型数据库的完整性---锁、 约束 、键、 索引

RDBMS能在事务中维护数据的完整性，这是通过数据库对象实现的多种机制来实现的，下面列出的是4个最重要的对象：

• 锁
• 约束
• 键
• 索引

      在SQL Server中，锁可以使多个用户同时访问，同一数据，并且保证在读取数据时，数据不会被修改。同时，锁也用来确保一个进程在修改数据时，不和其他进行数据修改操作或者数据读取操作的进程发生冲突。

      SQL Server以连接为单位对锁进行管理，这就是说，一个锁不能被多个连接同时持有；SQL Server也以事务为单位对锁进行管理，和多个连接不能同时持有同一个锁一样，多个事务也不能同时持有，同一个锁。

       比如，假如一个应用程序打开了一个SQL Server连接，这个连接在某个表上，被赋予了共享锁，这个应用程序就不能再打开一个可以修改该表数据的新连接。对事物也是一样。如果一个应用程序启动了一个用于修改特定数据的事务，那么在这个事务的工作完成之前，其他任何事物，都不能修改这些数据。即使多个事务共享相同的连接，上述情况也成立。

      SQL Server使用6种类型的锁，更准确的说，是6种资源锁模式：

• 共享
• 更新
• 排他
• 意向
• 模式
• 批量更新

共享锁，更新锁，排他锁和意向锁可用于表或索引的行、页（表，或者索引所用的8KB的存储页面）、扩展（64KB的8个连续的索引或者表页面）、表，数据库。

模式锁与批量更新锁适用于表。

       共享锁

       共享锁允许多个连接和事务同时读取所分配的共同资源。只要给连接和事务授予了共享锁，任何其他连接或事务就不能修改数据。当一个应用程序成功的读取了数据之后，共享锁通常会被释放，但在某些特殊情况下，这个动作是可以修改的。例如：给整个事务分配了共享锁，保证事务基于的数据，在该事务完成之前不被修改，从而最大限度的确保数据的一致性。这个扩展锁，可用于事务一致性必须100%保证的情况，但持有锁的代价是降低了数据的并发访问，例如，要从储蓄账户中取100美元，在包含储蓄账户的余额上放置一个共享锁。这些数据用于确保有足够的资金支持这个取款操作。最好禁止其他连接修改该余额，直到取款操作完成为止。 由于共享锁之间是互相兼容的，因此，不同的事务和连接在读取相同的数据时，不会发生冲突。

      更新锁

      SQL Server使用更新锁，在防止出现死锁的情况。出现死锁是很糟糕的，通常死锁是由于拙劣的编程技术造成的。当两个进程争夺同一个资源时，就将发生死锁。回到前面银行的例子：在这个假定的银行事务中，我妻子和我同时上线，将储蓄账户中的资金转帐到支票账户上。碰巧我们同时要进行转账，于是两个进程分别启动并执行了转账操作。当我的进程访问这两个账户时，进程在资源上发出了共享锁。到目前为止一切还算正常，但是当我们的进程试图修改资源时，混淆便随之而来了。首先，我妻子的进程尝试将共享锁升格为排他锁，以便对数据进行修改。几乎同时，我的进程也尝试进行相同的升格操作。然而，我们所共有的共享锁阻止了任何一个进程，实现升格到排他锁的企图。由于没有一个进程愿意释放其，共享锁，就发生了死锁。

      SQL Server不会对死锁现象特别关照，假如死锁发生了，SQL Server就会自动选择其中的一个进程，将它作为牺牲品而停止。SQL Server选择与其关联代价最小的进程，停止它，回滚相关事务，然后向相关应用程序中返回错误代码1205.如果用户正确的捕捉到了错误，就会得到这样的消息：“事务##在X资源上与其他进程，出现了死锁，并被选择为死锁的牺牲品，重新运行事务”。

      为了防止死锁发生，SQL Server通常使用更新锁来代替共享锁。只有一个进程可以得到更新锁，这样可以防止与其相对的进程升格其拥有的锁，其底线是，如果以更新为唯一目的而进行了读操作，则SQL Server可以发出一个更新锁，而不是共享锁，以便避免潜在的死锁危险。SQL提供了防止死锁的逻辑，只要细心的规划与实现，就可以避免死锁的产生。

      排他锁

      在执行修改操作时，SQL Server通常发出排他锁。在更改一行汇总的某个字段值的时候，SQL Server授予相关进程访问此行的排他访问权限。这样的排他访问，可以防止任何并发事务或者连接的相关进程，对处于修改中的数据，进行读、更新、删除操作。排他锁与任何其他类型的锁都不兼容。

      意向锁

      为了防止任何一个并发事务，或者连接中的进程，在一个已经被其他进程锁住的资源上，放置排他锁，SQL Server设计了意向锁。比如，执行一个事务，在表中更新单个行，SQL Server在该行上授予此事务排他锁的同时，也在包含此行的表上授予此事务意向锁。这样就能防止其他进程在该表中放置排他锁。    

     举一个现实中的例子：它可以解释SQL 编程中意向锁的行为：用户住进了SQL旅馆的404房间，现在具有使用4楼的房间4的唯一（排他）权限。旅馆的其他主顾都不允许进入此房间。而且没有主顾可以将旅馆的所有房间都预定下来，因为404房间已经被用户单独占用。对于旅馆，用户就有了意向锁；而对于404房间，用户有排他锁。意向锁，与其他比它低级的锁，都是兼容的。

     批处理更新锁

     表上的批处理更新锁允许多个批处理加载线程，把数据加载到表中，同时禁止其他类型的数据访问。在表上启用表锁定时，或者用批处理操作选择表锁定选项时，就发出了批处理更新锁。 

     键范围锁

     在使用可串行化的隔离级别时，键范围锁保护结果集中隐含的一个行范围，不被T-SQL语句读取。可串行化的隔离级别要求，在事务中每次查询时，都必须获得相同的行集。键范围锁，禁止其他事务插入其键值（由可串行化的事务读取）在指定的范围内的新行，来满足这个要求。