在DBMS中使用锁进行并发控制

在数据库管理系统（DBMS）中，锁是一种用于处理多个会话同时访问同一个资源时进程同步的机制。通过使用锁，可以确保每个会话按照正确的顺序访问资源以及确保数据的完整性和一致性。

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两种类型的锁

在DBMS中，有两种不同类型的锁:共享锁和排他锁。共享锁允许多个会话同时读取同一个资源，但不允许任何会话修改该资源。排他锁允许一个会话访问并修改一个资源，但不允许其他会话访问或修改该资源

锁只对正在使用的资源进行保留，并且在使用后立即释放锁。由于锁保护对资源的访问，因此必须小心地用于控制并发性。太多的锁可以破坏并发性，而太少的锁则可能导致数据不一致。

锁表和锁模式

在DBMS中，每个资源通常都有一个锁表，用于维护访问该资源的会话信息。可以将锁分为两种模式:共享模式和排他模式。在共享模式下，信息只能读取，而在排它模式下，信息可以读取和修改。

以下是锁由锁表和锁模式组成的示例：

LOCK TABLE customers IN SHARE MODE;

在上面的示例中，我们在客户表上获得一个共享锁模式。这将允许其他会话获得此表的共享锁模式，但不允许其他会话获得排他锁模式。共享锁可以防止其他会话对该表进行修改。

两个基本的锁概念

行锁

行锁适用于只需对某些表中的行进行保护的情况。如果您只需要修改行，请使用行锁。

在以下示例中，行锁适用于只需修改记录中的某些行的情况：

START TRANSACTION;
SELECT * FROM employees WHERE name = 'Alice' FOR UPDATE;
UPDATE employees SET salary = (salary * 1.1) WHERE name = 'Alice';
COMMIT;

在上面的示例中，我们使用FOR UPDATE子句在EMPLOYEES表中获得行锁模式，在SELECT语句完成后，行锁将会保持在这些行上。当事务提交时，锁将被释放。

表锁

表锁适用于对表执行任何操作时都需要保护的情况。如果您需要对整个表进行修改或读取，应该使用表锁。

在以下示例中，表锁适用于需要修改整个表的情况：

LOCK TABLES employees WRITE;
UPDATE employees SET salary = (salary * 1.1);
UNLOCK TABLES;

在上面的示例中，我们使用LOCK TABLES语句在EMPLOYEES表上获取排他锁模式，以便进行整个表的修改。在修改完成后，我们使用UNLOCK TABLES语句释放锁。

锁定的注意事项

使用锁时需要考虑以下注意事项：

锁可以减慢对资源的访问。因此，应该仅将锁用于必要的情况，并尽量缩小锁定的范围。
死锁是一种情况，其中两个或多个会话无法继续，因为它们持有对另一个会话需要的锁。这种情况应该尽可能避免。
并发的多个会话可能会影响性能。应该将并发控制机制结合使用，以确保多个会话同时访问资源时性能不会降低。
锁的种类和模式应该正确选择，以确保在不同场景下获得正确的保护。例如，在修改整个表时，应该使用表锁，而在只需要修改某些记录时，使用行锁。
锁应该尽可能短暂，以允许其他会话也访问资源，并且应该在使用后及时释放。

一个并发控制的例子

下面是一个使用锁进行并发控制的简单例子：

import threading

account_balance = 1000
account_lock = threading.Lock()

def deposit(amount):
    global account_balance
    with account_lock:
        print(f"Deposit of {amount} into account")
        account_balance += amount
        print(f"New balance is {account_balance}")

def withdraw(amount):
    global account_balance
    with account_lock:
        if account_balance >= amount:
            print(f"Withdrawal of {amount} from account")
            account_balance -= amount
            print(f"New balance is {account_balance}")
        else:
            print("Insufficient balance in account")

if __name__ == "__main__":
    deposit_thread = threading.Thread(target=deposit, args=(50,))
    withdraw_thread = threading.Thread(target=withdraw, args=(200,))

    deposit_thread.start()
    withdraw_thread.start()

    deposit_thread.join()
    withdraw_thread.join()

    print(f"Final balance in account is {account_balance}")

在上面的示例中，我们定义了一个共享变量account_balance和一个锁account_lock。我们定义了两个函数deposit和withdraw来更新账户余额，这两个函数使用with语句在修改共享变量时获得锁。

我们创建了两个线程，一个用于存款，另一个用于提款。在两个线程中，我们分别调用deposit和withdraw函数，这将分别增加和减少账户余额。由于我们使用了锁来保护共享变量，因此这两个操作将按照正确的顺序进行，并且不会导致数据不一致。

最后，我们使用join函数等待两个线程完成，然后输出最终的账户余额。