Oracle數(shù)據(jù)完整性和鎖機制簡析

本課內(nèi)容屬于Oracle高級課程范疇，內(nèi)容略微偏向理論性，但是與數(shù)據(jù)庫程序開發(fā)和管理、優(yōu)化密切相關；另外本課的部分內(nèi)容在前面章節(jié)已經(jīng)涉及，請注意理論聯(lián)系實際。

事務(Transaction)從 通訊的角度看：是用戶定義的數(shù)據(jù)庫操作序列，這些操作要么全做、要么全不做，是不可分割的一個工作單元。事務控制語句稱為TCL，一般包括Commit和Rollback。

事務不是程序，事務和程序分屬兩個概念。在RDBMS中，一個事務可以有一條SQL語句、一組SQL語句或者整個程序；一個應用程序又通常包含多個事務。

事務是恢復和并發(fā)控制的基本單元。

顯式事務和隱式事務

begin

insert into classes_2(bjbh,bjmc,bjms,bzr,ssxb,bjrs,bz)

values ('888','測試班級','測試班級','肖豐斌','003','38','');

commit/rollback;

end ;

insert into classes_2(bjbh,bjmc,bjms,bzr,ssxb,bjrs,bz)

values ('888','測試班級','測試班級','肖豐斌','003','38','');

commit/rollback;

事務的ACID特性和結束方式

事務的ACID特性和結束方式

破壞事務ACID特性的因素包括：

1.多個事務并行運行時，不同事務的操作交叉執(zhí)行

2.事務在運行過程中被強行終止

事務的結束方式包括：

并行性和一致性

并行性和一致性是針對多用戶、多事務，而非單用戶、單事務數(shù)據(jù)庫環(huán)境的，其含義是在多用戶、多事務環(huán)境下，針對同一張數(shù)據(jù)庫表的數(shù)據(jù)存在同時更新（含Update和Insert、Delete）的情況。

并行性意味著多用戶能夠同時訪問數(shù)據(jù)；

一致性意味著每個用戶看到的數(shù)據(jù)是一致的。

為保證數(shù)據(jù)的一致性，一般采用了事務隔離機制（事務隔離模型），又稱為事務串行化，用來保證事務盡量按照串行的方式執(zhí)行。

執(zhí)行并行事務要防止三種情況：

1.臟讀：事務讀取了另外一個沒有提交的事務的數(shù)據(jù)(臟數(shù)據(jù))；

2.非重復讀：事務重新讀取了以前讀取的數(shù)據(jù)，結果發(fā)現(xiàn)另外一個已經(jīng)提交的事務已經(jīng)修改了那些數(shù)據(jù)；

3. 幻影讀：一個事務重新執(zhí)行，返回滿足條件的行集數(shù)據(jù)，結果發(fā)現(xiàn)另外一個已經(jīng)提交的事務插入了滿足條件的其他行的數(shù)據(jù)。

隔離層未提交的讀模式提交的讀模式重復讀模式串行化模式臟讀可能不可能不可能不可能非重復讀可能可能不可能不可能幻影讀可能可能可能不可能

并行性適用的情況

前提條件是必須是多CPU的服務器上執(zhí)行，此時并行性的好處才能顯示出來，單CPU服務器上實驗并行性反而會降低性能。

•處理對大表(至少100萬行記錄以上)的大數(shù)據(jù)量查詢

•處理連接非常大的表查詢

•處理建立大索引、大容量數(shù)據(jù)裝載、匯總計算

•處理Oracle對象間大量數(shù)據(jù)拷貝等作業(yè)

•處理在SMP(對稱多處理器)或MPP(大規(guī)模并行處理)群和聚合(多機器同時訪問同一組磁盤和主數(shù)據(jù)庫)的機器上的查詢

•處理存放在分布于不同磁盤的多個數(shù)據(jù)文件中的數(shù)據(jù)查詢

•處理需要大量輔助內(nèi)存的查詢，如Group by、Order By等

語句級讀一致性和事務級讀一致性

Oracle鎖

什么是數(shù)據(jù)庫鎖

鎖是用于防止在訪問相同的資源(包括用戶對象、系統(tǒng)對象、內(nèi)存、Oralce數(shù)據(jù)字典中的共享數(shù)據(jù)結構，最常見的是數(shù)據(jù)庫表Table對象)時 ，事務之間的有害性 交互（存、?。┑囊环N機制。

不同類型的鎖，代表了當前用戶是允許還是阻止其它用戶對相同資源的同時存取，從而確保不破壞系統(tǒng)數(shù)據(jù)的完整性、一致性和并行性。

加鎖是實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫并發(fā)控制的一個非常重要的技術。當事務在對某個數(shù)據(jù)對象進行操作前，先向系統(tǒng)發(fā)出請求，對其加鎖。加鎖后事務就對該數(shù)據(jù)對象有了一定的控制，在該事務釋放鎖之前，其他的事務不能對此數(shù)據(jù)對象進行更新操作。

兩種鎖機制

共享鎖（Share Lock）：即S鎖，是通過對數(shù)據(jù)存取的高并行性來實現(xiàn)的。加了共享鎖的數(shù)據(jù)庫對象可以被其它事務讀取，但是不能被其它事務修改。

獨占鎖（Exclusive Lock）：即X鎖，又稱排它鎖，是用來防止同時共享相同資源的鎖。加了獨占鎖的數(shù)據(jù)庫對象不能被其它事務讀取和修改。

•鎖在事務保持期間是被保持的，用來防止包括臟讀、丟失更新和破壞性DLL等交互行為。對一個事務中SQL語句所做的修改只有在該事務提交或回滾后才能被其它事務所使用。

•Commit或Rollback執(zhí)行后，事務所使用的鎖被釋放。

死鎖

鎖的類型

1.數(shù)據(jù)鎖(DML鎖)。

用來保證并行訪問數(shù)據(jù)的完整性。能夠防止同步?jīng)_突的DML和DDL操作的破壞性 交互。是Oracle中主要的鎖，又包括表級鎖（TM鎖）和行級鎖（TX鎖、也稱為事務鎖）。

(1).TM鎖

1.數(shù)據(jù)鎖(DML鎖) 。

(2).TX鎖及DML鎖工作機制

TX鎖是Transaction eXclusive Lock行級排它鎖，對一條記錄加上TX鎖后，其他用戶不能修改、刪除該記錄。

•當Oracle 執(zhí)行DML語句時，系統(tǒng)自動在所要操作的表上申請TM類型的鎖。當TM鎖獲得后，系統(tǒng)再自動申請TX類型的鎖，并將實際鎖定的數(shù)據(jù)行的鎖標志位進行置位。 這樣在事務加鎖前檢查TX鎖相容性時就不用再逐行檢查鎖標志，而只需檢查TM鎖模式的相容性即可，大大提高了系統(tǒng)的效率。TM鎖包括了SS、SX、S、X 等多種模式，在數(shù)據(jù)庫中用0－6來表示。不同的SQL操作產(chǎn)生不同類型的TM鎖。

1.數(shù)據(jù)鎖(DML鎖)

(2).TX鎖及DML鎖工作機制

•在數(shù)據(jù)行上只有X鎖（排他鎖）。在 Oracle數(shù)據(jù)庫中，當一個事務首次發(fā)起一個DML語句時就獲得一個TX鎖，該鎖保持到事務被提交或回滾。當兩個或多個會話在表的同一條記錄上執(zhí)行 DML語句時，第一個會話在該條記錄上加鎖，其他的會話處于等待狀態(tài)。當?shù)谝粋€會話提交后，TX鎖被釋放，其他會話才可以加鎖。

•當Oracle數(shù)據(jù)庫發(fā)生TX鎖等待時，如果不及時處理常常會引起Oracle數(shù)據(jù)庫掛起，或?qū)е滤梨i的發(fā)生，產(chǎn)生ORA-60的錯誤。這些現(xiàn)象都會對實際應用產(chǎn)生極大的危害，如長時間未響應、大量事務失敗等。

2.字典鎖(DDL鎖)

當 DDL命令發(fā)出時，Oracle會自動在被處理的對象上添加DDL鎖定，從而防止對象被其他用戶所修改。當DDL命令結束以后，則釋放DDL鎖定。DDL鎖定不能顯式的被請求，只有當對象結構被修改或者被引用時，才會在對象上添加DDL鎖定。比如創(chuàng)建或者編譯 存儲過程時會對引用的對象添加DDL鎖定。在創(chuàng)建視圖時，也會對引用的表添加DDL鎖定等。

在執(zhí)行DDL命令之前，Oracle會自動添加一個隱式提交命令，然后執(zhí)行具體的DDL命令，在DDL命令執(zhí)行結束之后，還會自動添加一個隱式提交命令。實際上，Oracle在執(zhí)行DDL命令時，都會將其轉換為對數(shù)據(jù)字典表的DML操作。比如我們發(fā)出創(chuàng)建表的DDL命令時，Oracle會

2.字典鎖(DDL鎖)

將表的名稱插入數(shù)據(jù)字典表tab$里，同 時將表里的列名以及列的類型插入col$表里等。因此，在DDL命令中需要添加隱式的提交命令，從而提交那些對數(shù)據(jù)字典表的DML操作。即使DDL命令失 敗，它也會發(fā)出提交命令。DDL鎖包括三種類型：

•排他的DDL鎖定(Exclusive DDL Lock)
大部分的DDL操作都會在被操作的對象上添加排他的DDL鎖定，從而防止在DDL命令執(zhí)行期間，對象被其他用戶所修改。當對象上添加了排他的DDL鎖定以后，該對象上不能再添加任何其他的DDL鎖定。如果是對表進行DDL命令，則其他進程也不能修改表里的數(shù)據(jù)。

2.字典鎖(DDL鎖)

•共享的DDL鎖定(Shared DDL Lock )
用來保護被DDL的對象不被其他用戶進程所更新，但是允許其他進程在對象上添加共享的DDL鎖定。如果是對表進行DDL命令，則其他進程可以同時修改表里 的數(shù)據(jù)。比如我們發(fā)出create view命令創(chuàng)建視圖時，在視圖的所引用的表(這種表也叫基表)上添加的就是共享的DDL命令。也就是說，在創(chuàng)建視圖時，其他用戶不能修改 基表的結構，但 是可以更新基表里的數(shù)據(jù)。

3.內(nèi)部鎖

內(nèi)部鎖保護內(nèi)部數(shù)據(jù)庫結構，如數(shù)據(jù)文件，對用戶是不可見的。

2.字典鎖(DDL鎖)

•可打破的解析鎖定(Breakable Parsed Lock)

在shared pool里緩存的SQL游標或者PL/SQL程序代碼都會獲得引用對象上的解析鎖定。如果我們發(fā)出DDL命令修改了某個對象的結構時，該對象相關的、位于 shared pool里的解析鎖定就被打破，從而導致引用了該對象的SQL游標或者PL/SQL程序代碼全都失效。下次再次執(zhí)行相同的SQL語句時，需要重新解析，這 也就是所謂的SQL語句的reload了?？纱蚱频慕馕鲦i定不會阻止其他的DDL鎖定，如果發(fā)生與解析鎖定相沖突的DDL鎖定，則解析鎖定也會被打破

死鎖的解決

1.查找鎖

3.Kill 操作系統(tǒng)進程

Orakill 實例名 操作系統(tǒng)進程ID

Orakill oralearn 2444

其中oralearn是數(shù)據(jù)庫sid,244是第二步查出spid

數(shù)據(jù)完整性

常用的數(shù)據(jù)完整性約束規(guī)則包括：

1.NOT NULL

2.唯一關鍵字

3.主關鍵字

4.外鍵

5.檢查項Check

由于本部分內(nèi)容再前面的章節(jié)中已經(jīng)穿插講解，本處不再贅述

要點及習題

習題

1.什么是事務，請解釋什么是顯式事務和隱式事務。

2.事務具有哪四個特性？并行性 事務主要使用的情況是什么，請舉出四種情況。

3.事務級讀一致性包括那三種類型，并列表說明其相同點和不同點。

4.什么是數(shù)據(jù)庫鎖，包括那兩種大的類型？TM鎖又包括那些類型？

5.將表級鎖和行級鎖結合起來，舉例解釋數(shù)據(jù)鎖的工作機制。

6.什么是死鎖？死鎖解決的步驟是什么？

7.為什么數(shù)據(jù)庫設計不推薦大量使用外鍵來確保數(shù)據(jù)完整性？