数据库（六），锁

在数据库（五），事务里面我们讲了事务ACID属性，事务最重要的能在异常情况的修复以及并发连接的处理上。

异常情况的修复主要通过日志来完成，那么并发连接的处理主要通过锁。本章主要整理的是锁的相关知识。

为什么需要锁？

现在Bob的账户里面有1000块钱，此时程序突然同时来了两个要求，一个要把Bob的钱转给Smith 20块，一个要把Bob的钱转Joe 30块。这两个要求一查Bob的账户，都发现现在Bob有1000块，所以要求A算出现在Bob应该有980块，要求B算出来Bob应有970。要求A的数据被要求B的数据覆盖了。

这样就出问题了，明明应该扣50块钱，现在却只是扣了30块。

锁就是用来解决这样的并发访问的问题。当每次访问Bob账户之前，都加一个锁，禁止别人再次访问，只有等待持有锁的人来释放

悲观锁和乐观锁

悲观锁

如果事务A把Bob账户锁住了，事务B自然不能操作Bob账户，也就是说其他线程只能在外面等待。

这种加锁的方式就是悲观锁。它每次取读写数据时总认为数据会被别人修改，所以将数据加锁，置于锁定状态，不让别人访问。

缺点是如果持有锁的时间太长，其他用户需要等待很长的时间。

悲观锁主要适用于并发争抢比较严重的场景。

乐观锁

悲观锁的问题显而易见，如果将数据加锁了以后，其他的线程是无法访问的，只能等待。如果持有锁的时间太长，需要等待大量的时间。

所以我们引入了乐观锁，所谓乐观锁是认为一般情况下不会有太多的人修改余额，所有没有加锁，只有在最后更新的时候才去看是否有冲突。

那具体怎么做呢？

可以在日志中加上一个version（版本）字段，

每次读的时候，不仅需要读出余额，还需要读出版本号。
等修改了余额以后，往回写之前需要检查一下版本号，看看与读的时候版本号是否一样。
- 如果不一样，说明数据已经被改变了，所以需要放弃写操作，重新读取余额和版本号
- 如果一样，则将新余额写回去，把版本号加1 。

比如

事务1把Bob的余额减去30，此时它读到了（Bob余额=1000，版本=1）

事务2也需要将Bob的余额减去50，他也读到了（Bob余额=1000，版本=1）

然后事务1率先完成计算，把新的余额值970写回了，版本加 1 ，变成了版本2。

事务2写回去的时候，发现最新的版本号变为2，表示之前读的数据已经改变，所以需要重新读一遍

这就是乐观锁，这种方式适合于冲突不多的场景，如果冲突很多，数据争用激烈，会导致不断的尝试，反而降低了性能。

死锁

死锁产生的条件

如果出现如下这种情况

有两个线程同时参与
这两个线程在不同方向给同一个资源加锁
争抢相同的资源

那么很可能出现死锁

比如事务1是Bob给Smith转账，事务2是Smith给Bob转账。

当这两个事务单元同时发生的时候，就有问题呢。

事务单元1会先锁定Bob，然后锁定Smith，而事务单元2会先锁定Smith，然后锁定Bob

事务1会等待事务2把Bob给释放了，而事务2在等待事务1把Smith释放了。

如何解决

那么如何解决死锁呢？最好的方法是尽可能不出现死锁，当然很难。或者说如果锁定时间超时了，则强行释放，不过这种方法效率比较低，因为如果有用户的事务本来时间就很长，则每个死锁的检测时间将会很长。

所以最优的方案在于预测死锁，可以把事务单元等待的锁记录下来

比如下图中，事务单元1持有"Lock Bob"的锁，现在又在申请一把"Lock Smith"的锁，在申请之前，可以查看同样申请了"Lock Smith"的有哪些事务单元。明显事务单元2也申请过这把锁。好了，下一步是看事务单元2在申请什么锁呢，发现它居然在申请"Lock Bob"这把锁，而这把锁目前由事务单元1持有。所以现在已经发现有死锁的可能了，也就是发生了碰撞。所以可以提前补救。