数据库系统原理——第十一章并发控制复习题

1.并发操作会带来哪些数据不一致性，引起不一致的原因是什么？

2.基本的封锁类型有几种?试叙述它们的含义。

3.叙述数据库中死锁产生的原因和解决死锁的方法。

4.设T1, T2，T3是如下的三个事务：

T1：  A=A+3;    T2： A=A*5;   T3：  A=A**2 (A←A^2)  设A的初值为0；

若这三个事务允许并发执行，请问有多少种可能的正确结果？请一一列举出来。

5.请用基本的封锁协议解决并发控制带来的不一致性问题。

答：1、并发操作会带来的数据不一致性主要包括以下几种情况：引起这些不一致性的原因主要是多个事务并发执行时，没有采取适当的隔离措施或并发控制机制，导致它们对数据项的访问和修改发生冲突。

①丢失修改：两个或多个事务同时读取并修改同一数据项，其中一个事务的修改结果被另一个事务的修改结果覆盖，导致部分或全部修改丢失。

②不可重复读：一个事务读取某个数据项后，另一个事务修改了该数据项，导致前一个事务无法再次读取到相同的数据值。

③读“脏”数据：一个事务修改了某个数据项，但尚未提交其更改时，另一个事务读取了这个未提交的更改。如果第一个事务撤销其更改，则第二个事务读取到的数据将是“脏”数据，即不正确的数据。

       引起这些不一致性的原因主要是多个事务并发执行时，没有采取适当的隔离措施或并发控制机制，导致它们对数据项的访问和修改发生冲突。

2、基本的封锁类型有两种：

①排它锁（Exclusive Lock，X锁）：又称写锁，用于阻止其他事务对同一数据项进行读取或修改。当一个事务对某个数据项加上X锁后，其他事务必须等待该事务释放锁后才能访问该数据项。

②共享锁（Share Lock，S锁）：又称读锁，允许多个事务同时读取同一数据项，但阻止其他事务对该数据项进行修改。当一个事务对某个数据项加上S锁后，其他事务可以继续对该数据项加S锁，但不能加X锁。

3、死锁产生的原因：两个或多个事务都在等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行，形成死循环等待。

      常见的死锁场景包括：两个事务分别锁定不同的资源，并且都试图锁定对方已经锁定的资源；一个事务先锁定一个资源，然后尝试锁定另一个资源，而另一个事务则相反，导致双方都在等待对方释放资源。

解决死锁的方法：

①预防策略：通过设计数据库和事务来尽量避免死锁的发生，例如按照相同的顺序锁定资源、限制事务的持有锁的时间等。

②诊断与恢复：当检测到死锁时，数据库管理系统会选择一个事务作为“牺牲品”并回滚该事务，从而打破死锁。同时，数据库管理系统会记录死锁的相关信息，以便管理员进行问题诊断和优化。

③超时设置：为事务设置超时时间，如果事务在等待资源时超过了设定的时间，则自动回滚该事务，避免长时间等待导致的死锁。

4、A的最终可能结果有3、9、15、225、45。

串行执行的次序有:T1T2T3、T1T3T2、T2T1T3、T2T3T1、T3T1T2、T3T2T1  

正确的唯一结果列表是225、45、9、3、15

5、基本的封锁协议是解决并发控制问题的重要手段，它通过管理并发访问数据来确保事务的隔离性和一致性。以下是几种常见的基本封锁协议：

①两阶段封锁协议

两阶段封锁协议是一种经典的封锁协议，包括两个阶段：

封锁阶段（Growing Phase）：事务可以获取封锁（锁定）并访问数据，但不能释放任何封锁。

释放阶段（Shrinking Phase）：事务可以释放封锁，但不能获取新的封锁。

具体执行方式包括：

获取封锁（Lock Acquisition）：事务在访问数据之前必须先获取所需的封锁。封锁可以是共享锁（读锁）或排他锁（写锁）。

持有封锁（Lock Holding）：一旦事务获取了封锁，就必须保持封锁直到事务结束。

释放封锁（Lock Release）：事务在不再需要数据时释放封锁。

两阶段封锁协议的优点是简单且易于实现，确保了事务的串行化执行序列是可串行化的。但它可能存在死锁问题，需要采用死锁检测和解决机制。

②严格封锁协议（Strict Two-Phase Locking Protocol）

严格封锁协议是两阶段封锁协议的变种，它要求事务在释放任何封锁之前，必须完成所有的数据操作。这可以防止写操作的插入问题（即在事务未完成之前其他事务不能读取已修改的数据），从而提高了并发控制的严格性。

③可串行化封锁协议（Serializable Locking Protocol）

可串行化封锁协议确保了事务的并发执行序列是可串行化的，即结果与某个串行执行序列的结果相同。这可以通过强制事务按特定顺序获取和释放封锁来实现。