三级封锁协议及其解决并发问题

并发控制的实行需要建立在封锁的操作基础上。封锁是实现并发控制的有利途径。封锁能够赋予某一事务操控相关数据的能力。封锁机制主要包含三个支路：第一个支路是请求封锁环节，也就是某项事务在执行控制前针对与之相关的数据申请封锁机制；第二个支路是获得封锁环节，是指当具备一定的条件时，系统通过了封锁请求，使该事务取得了相应的控制权力；第三个支路是解除封锁环节，是指完成数据库的执行工作后，解除封锁权力。为了提升封锁的功效，在执行操作时应该选取适宜的封锁要素，遵照相关的封锁准则。

（一）锁的类型

根据锁的特性，可以将其分为两类：排他锁（Exclusive Locks），简称X锁；共享锁（Share Locks），简称S锁。

1.排他锁

排他锁也称为独占锁或写锁。一旦某项事务将排他锁加在与之相关的数据对象上，信息的读取就受到一定程度的限制，只能更改特定的数据对象，其他事务没有随意更改数据对象的权力，也不能添加其他的锁，只有排他锁被解除，才能允许其他事务介入。

2.共享锁

共享锁也称为读锁。如果某项事务针对数据对象添加共享锁，那么其他事务也只能添加共享锁，不能添加排他锁，共享锁被解除后才允许其他事务介入。

（二）封锁协议

只了解针对数据库信息添加排他锁和共享锁是不能完善统一事务的。在对数据对象加锁时，还需要约定一些规则。例如，何时申请X锁或S锁持锁时间、何时释放等。这些规则称为封锁协议（Locking Protocol）。对封锁方式规定不同的规则，就形成了各种不同的封锁协议。封锁协议分三级，各级封锁协议对并发操作带来的丢失修改、不可重复读取和读“脏”数据等不一致问题，可以在不同程度上予以解决。

1.一级封锁协议(www.xing528.com)

一级封锁协议的主要内容：在执行修改任务前，一定要先添加排他锁，在完成任务后再进行解除操作。操作结束的形式有两种：正常结束和非正常结束。

一级封锁协议能够进一步为数据库系统的安全提供保障，保证数据库的事务是可调节恢复的。此外，执行一级封锁协议时，不能仅仅读取信息，还要添加更改环节，不需要添加封锁，因此不能确保信息的可重复读取和不读“脏”数据。

2.二级封锁协议

二级封锁协议的主要内容：在一级封锁协议的基础上添加一定的任务，并且在进行读取操作前适当添加共享锁，在完成任务后才能解除。

二级封锁协议是为了保证数据库信息的安全，避免读取“脏”数据。在读取信息前，要先添加共享锁；在完成任务后，解除共享锁。

二级封锁协议不仅能够为数据库信息资源提供安全保障，还能避免读取“脏”信息。

3.三级封锁协议

三级封锁协议涉及的主要内容：在一级封锁协议上添加事务前，要先添加共享锁；在修改数据库信息前，添加排他锁；在完成所有任务后，解除排他锁和共享锁。由于三级封锁协议强调即使事务读完数据A后也不释放S锁，所以使得别的事务无法更改数据A。三级封锁协议不但防止了丢失修改和不读“脏”数据，而且防止了不可重复读取。