并发控制

预期读者

    1. 初学者。

    2. 想复习的人。

    3. 原来学习并发觉得太复杂，没搞清楚，想以更简单的方式学习的人。

    4. 懒得总结的人。

 

    下面，我就以一个比较简单的方式来总结，和你们分享。：）

 

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目标

    并发控制要做的是协调并发事务的执行，保证数据完整不受破坏，同时避免用户得到不正确的数据。主要目标有以下两个：

    1. 保证事务的特性：ACID（Automicity,Consistency,Isolation,Durability）。不再赘述。

    2. 尽量多的并发数。

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问题

    并发操作如果不加任何控制，则可能存在以下的问题：

    1. 丢失更新。（“写”到“完”之间有另一人“写”）
    2. 读过时的数据。（“读”到“完”之间有另一人“写”）
    3. 读脏的数据。（“写”到“撤”之间有另一人“读”）

    括号里面的语句，使用比较接近本质的现象，来给前面的问题进行简单的描述或定义。

 

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锁机制

 

    并发控制的主要方法是采用封锁技术：

    要解决问题1和3，我们需要在写的时候，不让其他人有任何的权限。这就设计出了第一种锁：排他型锁（X封锁）。这种锁只允许一个事务独享数据，其实事务只有等这个事务解除封锁后，才能对数据进行任何类型的封锁。

    要解决问题2，我们需要在读的时候，不让其他人有写的权限。这就有了第二种锁：共享型锁（S封锁）。我们可以理解为：排写型锁。

    这样一看，其实就是我们常用的读写锁，这是Net下我比较喜欢用的读写锁类：线程同步：System.Core中新的读写锁。

 

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封锁协议

    一级封锁协议。“事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，走到事务结束才释放。一级封锁协议可防止丢失更新，并保证事务T是可恢复的。但不能保证可重复读和不读脏数据。”。解决了1，没解决2、3，这是因为没有对读的事务进行任务控制。

    二级封锁协议。“一级封锁协议上加上事务T在读取数据R之前对其加S锁，读完后即可释放S锁。二级封锁协议可防止丢失更新，还可防止读脏数据。但不能保证可重复读。”。解决了1、3，没解决2，这是因为读后就释放，到事务完之前的这段时间有可能被写。

    三级封锁协议。“一级封锁协议上加上事务T在读取数据R之前对其加S锁，走到事务结束后才释放。三级封锁协议可防止丢失更新、防止读脏数据与数据可重复读。”。解决1，2，3，这是因为它弥补了二级封锁协议的缺点。

    两段封锁协议。“所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。其中扩展阶段是在对任何数据进行读、写操作之前，首先要申请并获得对该数据的封锁；收缩阶段是在释放一个封锁之后，事务不能再申请和获得任何其他封锁。若并发执行的所有事务均遵守两段协议，则对这些事务的任何并发高度策略都是可串行化的（可以避免丢失更新、不可重复读和读脏数据等问题）。遵守两段封锁协议的事务可能会发生死锁”。解决了1，2，3，却可能会死锁。原因：“串行化”方案自然可以解决与之含义相反的“并发”所带来的问题，但是同时因为它其实已经不是并发了，所以也就不可能达到第二个目标：“高并发”。死锁发生在两个事务在扩展阶段都想要申请对方已经拥有的资源。

 

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结束语

    上面的并发方案是比较基础型的，所以并未提及应用级别的乐观锁、悲观锁等。从问题出发，理解锁的设计原理，再理解封锁协议的设计原理，可以让我们在应用的时候，根据不同的情况，选择不同的锁机制和封锁协议以满足不同的需求。这个才是最终的目的。

   因为打算明年试试去考一个职称，再加上也想扎实一下一些很有用的基础知识，所以最近开始看《系统架构设计师考试全程指导》这本书。中途学到并发时，感觉很难想明白为什么会有这些锁，为什么会有这些协议，为什么每个协议就可以解决这些特定的问题。所以花了些时间研究了下，写出来和大家分享。上面许多原因是基于我的理解，如果不对的话，欢迎拍砖，并指出错误的原因。谢谢。：）