第八章 数据库并发控制
一、选择题
1． 为了防止一个用户的工作不适当地影响另一个用户，应该采取（ ） 。
A. 完整性控制 B. 访问控制
C. 安全性控制 D. 并发控制
2. 解决并发操作带来的数据不一致问题普遍采用（ ）技术。
A. * B. 存取控制
C. 恢复 D. 协商
3． 下列不属于并发操作带来的问题是（ ）。
A. 丢失修改 B. 不可重复读
C. 死锁 D. 脏读
4． DBMS普遍采用（ ）方法来保证调度的正确性 。
A. 索引 B. 授权
C. * D. 日志
5．事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放，这是（ ） 。
A. 一级*协议 B. 二级*协议
C. 三级*协议 D. 零级*协议
6． 如果事务T获得了数据项Q上的排他锁，则T对Q（ ） 。
A. 只能读不能写 B. 只能写不能读
C. 既可读又可写 D. 不能读也不能写
7．设事务T1和T2，对数据库中地数据A进行操作，可能有如下几种情况，请问哪一种不会发生冲突操作（ ） 。
A. T1正在写A，T2要读A
B. T1正在写A，T2也要写A
C. T1正在读A，T2要写A
D. T1正在读A，T2也要读A
8．如果有两个事务，同时对数据库中同一数据进行操作，不会引起冲突的操作是（ ） 。
A. 一个是DELETE，一个是SELECT
B. 一个是SELECT，一个是DELETE
C. 两个都是UPDATE
D. 两个都是SELECT
9． 在数据库系统中，死锁属于（ ）。
A. 系统故障 B. 事务故障
C. 介质故障 D. 程序故障
选择题答案：
(1) D (2) A (3) C (4) C (5) A
(6) C (7) D (8) D (9) B
二、简答题
1. 在数据库中为什么要并发控制？
答： 数据库是共享资源，通常有许多个事务同时在运行。
当多个事务并发地存取数据库时就会产生同时读取和/或修改同一数据的情况。若对并发操作不加控制就可能会存取和存储不正确的数据，破坏数据库的一致性。所以数据库管理系统必须提供并发控制机制。
2. 并发操作可能会产生哪几类数据不一致？用什么方法能避免各种不一致的情况？
答： 并发操作带来的数据不一致性包括三类：丢失修改、不可重复读和读“脏”数据。
（1）丢失修改（Lost Update）
两个事务T1和T2读入同一数据并修改，T2提交的结果破坏了（覆盖了）T1提交的结果，导致T1的修改被丢失。
（2）不可重复读（Non-Repeatable Read）
不可重复读是指事务T1读取数据后，事务T2执行更新操作，使T1无法再现前一次读取结果。
（3）读“脏”数据（Dirty Read）
读“脏”数据是指事务T1修改某一数据，并将其写回磁盘，事务T2读取同一数据后，T1由于某种原因被撤销，这时T1已修改过的数据恢复原值，T2读到的数据就与数据库中的数据不一致，则T2读到的数据就为“脏”数据，即不正确的数据。
避免不一致性的方法和技术就是并发控制。最常用的并发控制技术是*技术。
也可以用其他技术，例如在分布式数据库系统中可以采用时间戳方法来进行并发控制。
3. 什么是*？
答： *就是事务T在对某个数据对象例如表、记录等操作之前，先向系统发出请求，对其加锁。加锁后事务T就对该数据对象有了一定的控制，在事务T释放它的锁之前，其他的事务不能更新此数据对象。
*是实现并发控制的一个非常重要的技术。
4. 基本的*类型有几种？试述它们的含义。
答： 基本的*类型有两种: 排它锁(Exclusive Locks，简称X锁) 和共享锁(Share Locks，简称S锁)。
排它锁又称为写锁。若事务T对数据对象A加上X锁，则只允许T读取和修改A，其他任何事务都不能再对A加任何类型的锁，直到T释放A上的锁。这就保证了其他事务在T释放A上的锁之前不能再读取和修改A。
共享锁又称为读锁。若事务T对数据对象A加上S锁，则事务T可以读A但不能修改A，其他事务只能再对A加S锁，而不能加X锁，直到T释放A上的S锁。这就保证了其他事务可以读A，但在T释放A上的S锁之前不能对A做任何修改。
5. 什么是*协议？不同级别的*协议的主要区别是什么？
答： 在运用*技术对数据加锁时，要约定一些规则。例如，在运用X锁和S锁对数据对象加锁时，要约定何时申请X锁或S锁、何时释放*等。这些约定或者规则称为*协议（Locking Protocol）。对*方式约定不同的规则，就形成了各种不同的*协议。不同级别的*协议，例如《概论》中介绍的三级*协议，三级协议的主要区别在于什么操作需要申请*，何时申请*以及何时释放锁（即持锁时间的长短）。
一级*协议：事务T在修改数据R之前必须先对其加X锁，直到事务结束才释放。
二级*协议：一级*协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，读完后即可释放S锁。
三级*协议：一级*协议加上事务T在读取数据R之前必须先对其加S锁，直到事务结束才释放。
6. 不同*协议与系统一致性级别的关系是什么？
答： 不同的*协议对应不同的一致性级别。
一级*协议可防止丢失修改，并保证事务T是可恢复的。在一级*协议中，对读数据是不加S锁的，所以它不能保证可重复读和不读“脏”数据。
二级*协议除防止了丢失修改，还可进一步防止读“脏”数据。在二级*协议中，由于读完数据后立即释放S锁，所以它不能保证可重复读。
在三级*协议中，无论是读数据还是写数据都加长锁，即都要到事务结束时才释放*。所以三级*协议除防止了丢失修改和不读“脏”数据外，还进一步防止了不可重复读。
7. 试述活锁的产生原因和解决方法。
答：
活锁产生的原因：当一系列*不能按照其先后顺序执行时，就可能导致一些事务无限期等待某个*，从而导致活锁。
避免活锁的简单方法是采用先来先服务的策略。当多个事务请求*同一数据对象时，*子系统按请求*的先后次序对事务排队，数据对象上的锁一旦释放就批准申请队列中第一个事务获得锁。
8. 请给出预防死锁的若干方法。
答：
在数据库中，产生死锁的原因是两个或多个事务都已*了一些数据对象，然后又都请求已被其他事务*的数据加锁，从而出现死等待。
防止死锁的发生其实就是要破坏产生死锁的条件。预防死锁通常有两种方法：
（1）一次*法
要求每个事务必须一次将所有要使用的数据全部加锁，否则就不能继续执行。
（2）顺序*法
预先对数据对象规定一个*顺序，所有事务都按这个顺序实行*。
不过，预防死锁的策略不大适合数据库系统的特点。
9. 请给出检测死锁发生的一种方法，当发生死锁后如何解除死锁？
答：
数据库系统一般采用允许死锁发生，DBMS检测到死锁后加以解除的方法。
DBMS中诊断死锁的方法与操作系统类似，一般使用超时法或事务等待图法。
超时法是：如果一个事务的等待时间超过了规定的时限，就认为发生了死锁。超时法实现简单，但有可能误判死锁，事务因其他原因长时间等待超过时限时，系统会误认为发生了死锁。若时限设置得太长，又不能及时发现死锁发生。
DBMS并发控制子系统检测到死锁后，就要设法解除。通常采用的方法是选择一个处理死锁代价最小的事务，将其撤消，释放此事务持有的所有锁，使其他事务得以继续运行下去。当然，对撤销的事务所执行的数据修改操作必须加以恢复。
10. 什么样的并发调度是正确的调度？
答：
可串行化（Serializable）的调度是正确的调度。
可串行化的调度的定义：多个事务的并发执行是正确的，当且仅当其结果与按某一次序串行地执行它们时的结果相同，我们称这种调度策略为可串行化的调度。
11. 试述两段锁协议的概念。
答：
两段锁协议是指所有事务必须分两个阶段对数据项加锁和解锁。
· 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*；
· 在释放一个*之后，事务不再申请和获得任何其他*。
“两段”的含义是，事务分为两个阶段：
第一阶段是获得*，也称为扩展阶段。在这阶段，事务可以申请获得任何数据项上的任何类型的锁，但是不能释放任何锁。
第二阶段是释放*，也称为收缩阶段。在这阶段，事务释放已经获得的锁，但是不能再申请任何锁。
12. 为什么要引进意向锁？ 意向锁的含义是什么？
答：
引进意向锁是为了提高*子系统的效率。该*子系统支持多种*粒度。
原因是：在多粒度*方法中一个数据对象可能以两种方式加锁—显式*和隐式*。因此系统在对某一数据对象加锁时不仅要检查该数据对象上有无（显式和隐式）*与之冲突；还要检查其所有上级结点和所有下级结点，看申请的*是否与这些结点上的（显式和隐式）*冲突；显然，这样的检查方法效率很低。为此引进了意向锁。
意向锁的含义是：对任一结点加锁时，必须先对它的上层结点加意向锁。
例如事务T要对某个元组加X锁，则首先要对关系和数据库加IX锁。换言之，对关系和数据库加IX锁，表示它的后裔结点—某个元组拟（意向）加X锁。
引进意向锁后，系统对某一数据对象加锁时不必逐个检查与下一级结点的*冲突了。例如，事务T要对关系R加X锁时，系统只要检查根结点数据库和R本身是否已加了不相容的锁（如发现已经加了IX，则与X冲突），而不再需要搜索和检查R中的每一个元组是否加了X锁或S锁。
13. 试述常用的意向锁：IS锁，IX锁，SIX锁，给出这些锁的相容矩阵。
答：
IS锁
如果对一个数据对象加IS锁，表示它的后裔结点拟（意向）加S锁。例如，要对某个元组加S锁，则要首先对关系和数据库加IS锁
IX锁
如果对一个数据对象加IX锁，表示它的后裔结点拟（意向）加X锁。例如，要对某个元组加X锁，则要首先对关系和数据库加IX锁。
SIX锁
如果对一个数据对象加SIX锁，表示对它加S锁，再加IX锁，即SIX = S + IX。
相容矩阵（略）
14. 理解并解释下列术语的含义：*，活锁，死锁，排它锁，共享锁，并发事务的调度，可串行化的调度，两段锁协议。
答：（略，已经在上面有关习题中解答）
*25. 试述你了解的某一个实际的DBMS产品的并发控制机制。
答：（略，参见《概论》第8节，简单介绍了有关Oracle的并发控制机制。）