锁协议

## 1 三级封锁协议

> 三级封锁协议就是三个不同级别的封锁协议，他们是以何时加锁，何时解锁来区分的。

### 1.1 一级封锁协议

#### 1.1.1 含义

1. 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**，事务结束包括正常结束（Commit）和非正常结束（Rollback）。
2. 在**一级封锁协议中**，如果**仅仅是读数据而不对其进行修改**，是**不需要加锁**的。
3. 一级封锁协议可以**解决更新丢失问题**，但是他**不能保证可重复读和不读脏数据**。

#### 1.1.2 示例

##### 1.1.2.1 不使用锁导致的更新丢失问题

![](/media/202106/2021-06-25_110640.png)

##### 1.1.2.2 使用一级锁解决更新丢失问题

![](/media/202106/2021-06-25_110719.png)

![](/media/202106/2021-06-25_110731.png)

##### 1.1.2.3 为什么一级锁不能解决脏读问题

脏读例子：

![](/media/202106/2021-06-25_110838.png)

用一级锁的情况：

![](/media/202106/2021-06-25_110903.png)

### 1.2 二级封锁协议

#### 1.2.1 含义

1. **在一级封锁协议之上**，事务 $T$ 在**读取数据 $R$ 之前必须先对其加 $S$ 锁**，**读完后方可释放 $S$ 锁**。
2. 二级封锁协议除了**可以解决丢失更新问题**，还可以进一步**解决脏读问题**。
3. 但在二级封锁协议中，由于**读完数据后即可释放 $S$ 锁**，所以他**不能保证可重复读**。

#### 1.2.2 示例

##### 1.2.2.1 使用二级锁解决脏读问题

![](/media/202106/2021-06-25_111502.png)

##### 1.2.2.2 为什么二级锁不能解决不可重复读的问题

不可重复读例子：

![](/media/202106/2021-06-25_111609.png)

使用二级锁的情况：

![](/media/202106/2021-06-25_111627.png)

### 1.3 三级封锁协议

#### 1.3.1 含义

1. 在**一级封锁协议之上**，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**。
2. 三级封锁协议除了**解决丢失修改问题**和**脏读问题**，还进一步解决了**不可重复读问题**。
3. 因为三级锁协议相当于**完全串行化**，即**一个事务开始了**，**其他事务都完全不能开始运行**，**无论是读还是写**，**那么就必定不会出现不可重复读的问题了**。
4. 三级锁协议的**完全串行化**，也就是为了**解决并行化带来的问题**，直接**不使用并行**，**改为串行执行**。

## 2 两段锁协议

### 2.1 含义

1. 两段锁协议规定所有事务都必须遵循以下规则：
   1. 在**对数据进行读、写之前**，首先**要申请并获得对该数据的锁**。
   2. 在**释放一个锁之后**，**事务不能再申请和获得其它任何锁**。
2. 这些规则将对数据的加锁和解锁操作分为两个阶段：
   1. 第一阶段是**扩展阶段**：
      1. 即**获得锁的阶段**，这一阶段的事务**可以获得任何数据项上的任何类型的锁**，但是**不能释放**。
      2. 其实也就是该阶段可以进行加锁操作，在**对任何数据进行读操作之前要申请获得$S$锁**，在进行写操作之前要申请并获得$X$锁，如果加锁不成功，则**事务进行等待状态**，**直到加锁成功才可以继续执行**，就是**加锁后不能再解锁了**。
   2. 第二阶段是**收缩阶段**：
      1. 即**释放锁的阶段**，这一阶段事务**可以释放任何数据项上的任何类型的锁**，但是**不能申请**。
      2. 当**事务释放一个锁之后**，事务**进入收缩阶段**，在该阶段**只能进行解锁而不能再进行加锁操作**。
3. 如果所有事务**都遵守两段锁协议**，那么**这些事务的交叉调度都是可串行化的**。

> 如果一个并行调度的结果等价于一个串行调度的结果，那么称这个并行调度为可串行化的。

### 2.2 示例

![](/media/202106/2021-06-25_121217.png)

### 2.3 优缺点

#### 2.3.1 缺点

1. **遵循两段锁协议的事务有可能发生死锁**，例如两个事务**都坚持请求对对方已经占有的数据加锁**，这样**就会导致死锁**。
2. 为此又有了**一次封锁法**，他要求**事务必须一次性将所有要使用的数据全部加锁**，**否则就不能继续执行**。
3. 因此，**一次封锁法遵守两段锁协议**，但**两段锁协议并不要求事务必须一次性将所有要使用的数据全部加锁**，这一点是与一次封锁法不同的地方。

## 参考文献

1. [mysql: 三级封锁协议](https://zhuanlan.zhihu.com/p/26960178)。
2. [数据库三级封锁协议](https://hongscar.github.io/%E6%95%B0%E6%8D%AE%E5%BA%93%E4%B8%89%E7%BA%A7%E5%B0%81%E9%94%81%E5%8D%8F%E8%AE%AE.html)。
3. [两阶段加锁协议](https://lihuimintu.github.io/2019/05/06/Two-Phase-Locking)。