sql 鎖

SQL 名詞解釋

1. 事務

1.1 行級鎖

行級鎖是針對行來鎖定的，比如在事務裏，進程A執行了一條update語句:
update student set name='xx' where id=13
則行級鎖會鎖住student表裏id=13的記錄，不讓別的進程對它操作，
只有等事務完成後才解除鎖,舉個例子，以 SQL SERVER爲例,
同時打開兩個查詢分析器，在第一個查詢分析器裏寫:

use northwind
select * from suppliers
begin transaction
   update suppliers set CompanyName='xx' where SupplierID=3
   waitfor delay '00:00:20'
commit transaction

在第二個查詢分析器裏寫:

select * from suppliers

然後先運行第一個查詢分析器裏的代碼，再運行第二個查詢分析器裏的
代碼，可以看到第一個查詢分析器一直運行，運行了大概20秒後執行
完畢，第二個查詢分析器也一樣，運行了大概20秒才停止，
這說明執行 select * from suppliers 時在等待，如果不運行第一個
查詢分析器裏的代碼，直接運行第二個查詢分析器裏的代碼，那幾乎不
用等待就可以看到結果了；
修改第二個查詢分析器的代碼爲: 
select * from suppliers where SupplierID<>3
然後先運行第1個查詢分析器的代碼，再運行第二個查詢分析器的代碼，
可以看到第二個查詢分析器一運行馬上就出結果了，沒有等待，
再修改代碼爲:
select * from suppliers where SupplierID=3
重複前面的操作，可以看到需要等待，等待約20秒後纔看到結果
這很明顯的告訴我們，行級鎖會鎖住修改的行，讓別的進程無法操作
那些行，只有事務完成後別的進程纔可以操作，而沒有修改的行，別的
進程就可以任意操作，不會有限制
1.2 頁級鎖(1)

先理解頁這個概念，在SQL SERVER裏建表時，如果字段大小比較大時，
往往會有提示: 表中允許的最大行大小 8060
比如在SQL SERVER2000 裏新建一個表:

create table Test(Fld1 char(5000),Fld2 char(5000))

會提示建立失敗，原因如:
“創建表 'Test' 失敗，因爲行大小將爲 10021（包括內部開銷），而該值超過了表中允許的最大行大小 8060。”

爲什麼它會限制行大小爲8060呢？因爲在 SQLSERVER2000裏，一頁的
大小爲8K，這8K裏包括96字節的頁頭、36字節的其它信息、8060字節的
數據區，而數據就存儲在8060字節的數據區裏，
一頁能存儲多少行呢？這要看行的大小了，比如如果行大小爲2000，
則一頁能存儲4行，注意行大小不包括文本和圖象字段，
比如數據庫northwind的customers表的行大小爲 298，
則一頁可以存儲 27 行
 看看行大小計算的問題:

use northwind
alter table customers add xx char(8000)

運行結果有警告:
-----------------------------------------
 警告: 已創建表 'customers'，但其最大行大小（8578）超過了每行的最大字節數（8060）。如果結果行長度超過 8060 字節，則此表中行的 INSERT 或 UPDATE 將失敗
-----------------------------------------
它提示行大小爲8578，則修改前的customers的行大小爲578，
可爲什麼我將各個字段的大小加起來才268呢，
這有兩個原因，一方面，數據庫用兩個字節存儲一個nvarchar類型的字符
nchar也一樣，而customers的字段類型爲nchar和nvarchar，所以實際大小爲 268*2=536 ，那還有42呢？42是表的其它開銷。

從行與頁的關係可以看出，行的大小越小，則一頁能存儲的行數越多，
數據庫查詢時，從一頁讀到另一頁，比只讀一頁的記錄要慢得多，
所以要減少跨頁讀取的次數，
 
比較下面的兩個語句:

create table x1(a char(5000),b char(5000))
create table x2(a varchar(5000),b char(5000))

運行結果爲:
------------------------------------
服務器: 消息 1701，級別 16，狀態 2，行 2
創建表 'x1' 失敗，因爲行大小將爲 10021（包括內部開銷），而該值超過了表中允許的最大行大小 8060。
警告: 已創建表 'x2'，但其最大行大小（10023）超過了每行的最大字節數（8060）。如果結果行長度超過 8060 字節，則此表中行的 INSERT 或 UPDATE 將失敗。
------------------------------------
x1創建失敗，x2創建成功，但有警告，爲什麼呢？
這要比較char和varchar的區別了，當創建x1時，最大行大小10023就是
實際的行大小，因爲char是定長的，大小總是10023，而x2不同，
varchar是變長的，雖然最大行大小是10023，而實際行大小卻不一定的，
實際行大小隨字段a的值的大小的變化而變化，
所以，每頁能存儲的行數，如果是定長的，那在建表時就可以確定了，
如果是變長的，那要根據表中的數據來確定，當然，SQL SERVER存儲記錄
時，對於頁的選擇還會考慮一些問題，也並不完全是這樣看看Northwind數據庫的Customers表吧，
Customers的主鍵字段爲CustomerID，主鍵是聚集索引的，
主鍵的順序代表了行的實際存儲順序，
比如你往Customers裏插入一條記錄:
insert into Customers(CustomerId,CompanyName) values('cvcvc','ff')

然後用select * from customers查看數據，
可以看到新插入的記錄自動排在了CustomerId等於CONSH的後面，
看起來就和 select * from customers order by customerId
查出來的數據一樣，聚集索引就是這樣，記錄的物理存儲順序與
聚集索引的順序是一樣的.
 
看看Customers表，打開三個查詢分析器，在第一個表寫：
begin transaction 
 update customers with(PagLock) set Address=Address
 where customerId='ALFKI'
 waitfor delay '00:00:30' 
commit transaction 
在第二個查詢分析器裏寫:
select * from customers where customerId='GREAL'
在第三個查詢分析器裏寫:
select * from customers where customerId='GROSR'
先運行第一個查詢分析器，然後運行第二個，再運行第三個，
可以看到，第一和第二個查詢分析器等待執行了20秒，
而第三個查詢分析器沒有等待立即就顯示運行結果了，
我更新的是'ALFKI'，因爲是頁鎖，所以它鎖住了一頁的數據，
從'ALFKI'到'GREAL'的行都鎖住了，這也說明，
'ALFKI'到'GREAL'之間的共34行都是屬於同一頁的，
你可以將第一個查詢分析器的'ALFKI'換成'DRACD'，可以看到運行
結果是一樣的，如果換成'HANAR',那結果就變了，
變成第一個和第三個查詢分析器在等待，而第二個查詢分析器不用等待，
因爲'HANAR'和'GROSR'屬於同一頁，而'GREAL'在其它的頁,
頁鎖概念是比較簡單的，但頁的概念卻比較複雜，
頁是在SQLSERVER的內部管理的，用戶看不到，頁比較抽象，
對於變長的數據類型，頁的分配是隨數據的變化而變化的，
請參考數據庫相關的資料。

1.3 表鎖

在第一個查詢分析器寫:
begin transaction tran1
 update customers with(TabLock) set City=City 
 where CustomerId='ALFKI'
 waitfor delay '00:00:20'
commit transaction tran1

在第二個查詢分析器寫:
select * from customers where customerId='WOLZA'

先運行第一個查詢分析器，再運行第二個，兩個查詢分析器都在等待.
注意customerId='WOLZA'是表的最後一條記錄 
 
 
1.4 阻塞

前面的例子裏一個事務未提交，導致別的事務必須等待，這就是阻塞，
查看阻塞可以用sp_lock，打開三個查詢分析器，
第一個寫:
begin transaction tran1
 update products set productName=productName+'A'
 where ProductId=1
 waitfor delay '00:00:30'
commit transaction tran1
第二個寫:
select * from products
第三個寫:
sp_lock
依次運行第一個、第二個、第三個，
然後查看第三個分析器，看看Status列，
看是否有Status='Wait'的行，比如我這裏查看有這麼一行:

53 6 117575457 1 KEY (010086470766) S WAIT

其中ObjId=117575457

然後運行:
use northwind
select object_name(117575457)
可以看到對應的表爲 Products
1.5 死鎖

同時打開兩個查詢分析器，
第一個寫：
begin transaction tran2
 update products set productName=productName+'A'
 where ProductId=2
 waitfor delay '00:00:10'
 update products set productName=productName+'A'
 where ProductId=1
commit transaction tran2

第二個寫:
begin transaction tran1
 update products set productName=productName+'A'
 where ProductId=1
 waitfor delay '00:00:10'
 update products set productName=productName+'A'
 where ProductId=2
commit transaction tran1

先運行第一個，再運行第二個
然後等待它們執行，等待大概十多秒，
檢查運行結果，可以看到其中一個出錯，錯誤提示如:

服務器: 消息 1205，級別 13，狀態 50，行 1

在查詢分析器裏按F1打開幫助，在幫助裏選擇索引選項卡，
輸入 1205 ，你仔細查看幫助文檔是如何描述 1205 錯誤的，

爲什麼會死鎖呢？看看執行過程,爲了簡單，我將productId簡寫爲id
先是分析器1更新id=2的記錄，並鎖住id=2的記錄，那別的進程都無法
操作id=2的記錄，
然後分析器2更新id=1的記錄，並鎖住id=1的記錄，同樣別的進程無法
操作id=1的記錄，
然後分析器1更新id=1的記錄，因爲id=1的記錄被分析器2鎖住了，
所以必須等待，分析器1被阻塞
同樣分析器2更新id=2的記錄，因爲id=2的記錄被分析器1鎖住了，
所以也要等待，分析器2被阻塞
兩個分析器都要等待對方，所以就出現死鎖，哪個都不能執行，

當然，SQLSERVER2000爲了解決死鎖問題，它會幹掉其中一個進程
來結束死鎖。

1.6 佔用讀

佔用讀指可以讀別的進程未提交的數據，
打開兩個查詢分析器，第一個寫:
begin transaction tran1
 update products set productName=productName+'C'
 where ProductId=1
 waitfor delay '00:00:15'
commit transaction tran1

第二個寫:
set transaction isolation level read uncommitted
select * from products where ProductId=1

依次運行第一個和第二個，
可以看到第一個在等待，而第二個不用等待，
因爲我在第二個裏設置了隔離級別爲read uncommitted，
就是允許讀別的事務未提交的數據，
你看看第二個的運行結果，找到products列,看到products列已經修改了
如果你修改第二個查詢分析器代碼爲:
set transaction isolation level read committed
select * from products where ProductId=1

同樣運行，那第二個也要等待了，因爲隔離級別是read committed，
只能讀提交後的數據，不能讀未提交的修改，這樣就防止了
佔用讀，SQLSERVER2000裏默認是read committed
說明，佔用讀也叫髒讀，髒讀就是修改了但沒提交的數據，
在文本編輯器裏也有髒讀的概念，就是修改了但未保存的數據
1.7 不可重複讀

事務裏執行兩次相同的查詢時，查詢出來的結果不相同，
說明是不可重複讀，打開兩個查詢分析器，
第一個寫:
use northwind
set transaction isolation level read committed
begin transaction tran1
 select * from region where regionId=3
 waitfor delay '00:00:10'
 select * from region where regionId=3
commit transaction tran1

第二個寫:
use northwind
update region set regionDescription='xx' where regionId=3

依次運行第一個和第二個分析器，第一個分析器等待10秒，第二個
不用等待立即得到結果，第一個分析器運行結果爲:
3 Northern
3 xx

兩次讀得的值不相同，
修改第一個查詢分析器代碼爲:
use northwind
set transaction isolation level repeatable read
begin transaction tran1
 select * from region where regionId=3
 waitfor delay '00:00:10'
 select * from region where regionId=3
commit transaction tran1

第二個修改爲:
use northwind
update region set regionDescription='yy' where regionId=3

同樣依次運行第一個和第二個，看到第一個在等待，
第二個也在等待，第一個分析器運行結果爲:
3 xx
3 xx

看看兩次的區別，第一次我設置隔離級別爲read committed,
第二次我設置爲repeatable read,
repeatable read 會鎖住讀的數據，
read committed 會鎖住修改的數據,
repeatable read會鎖住insert、update、delete、select操作的數據
read committed只鎖insert 、update、delete, 不鎖select查詢的數據
1.8 幻像讀

打開兩個查詢分析器，第一個寫: 
use northwind
set transaction isolation level repeatable read
begin transaction tran1
 select * from region
 waitfor delay '00:00:10'
 select * from region
commit transaction tran1

第二個寫: 
use northwind
insert into region values(5,'xx')

依次運行第一個和第二個分析器，第一個分析器等待10秒，第二個 
不用等待立即得到結果，第一個分析器運行結果爲: 
1 Eastern 
2 Western 
3 Northern 
4 Southern 

1 Eastern 
2 Western 
3 Northern 
4 Southern 
5 xx 

比較兩次查詢的結果，第二次查詢多了一行，
修改第一個分析器的代碼爲:
use northwind
set transaction isolation level serializable
begin transaction tran1
 select * from region
 waitfor delay '00:00:10'
 select * from region
commit transaction tran1

修改第二個分析器代碼爲:
use northwind
insert into region values(6,'yy')

再依次運行第一個和第二個分析器，
可以看到兩個分析器都要等待，第一個的運行結果是：
兩次查詢返回的行數是相同的。

理解佔用讀、不可重複讀、幻像讀要從數據庫如何操作來避免他們上
來理解，如果只從概念上去理解，概念往往很抽象，比較晦澀難懂，
而且概念往往只說到其中一個方面，應該弄清楚各種級別的瑣是如何
避免出現佔用讀、不可重複讀、幻像讀的。
read uncommitted不設置鎖，
read commmitted會鎖住update、insert、delete
repeatable read會鎖住update、insert、delete、select
seriablizable會鎖住update、insert、delete、select

repeatable read和seriablizable的區別在於:
repeatable read鎖住時別的事務不能update、delete鎖住的數據，
但別的事務能夠插入，
seriablizable鎖住時別的事務不能update、delete、insert 說明：
repeatable read 和 seriablizable 對 select 的鎖定採用範圍的方式
要鎖哪些行，主要是受where語句的限制，另外還受行鎖、頁鎖、表鎖方式
的限制，對於update、insert、delete的鎖定範圍比較明確，
repeatable read隔離級別對select的鎖定也比較明確，
而seriablizable對select的鎖定，當別的事務insert時，
哪些時候不能插入呢？這個範圍如何確定？
因爲鎖的概念往往是針對已有的數據，而insert插入的數據是原來表裏
沒有的，原來表裏沒有，那又如何鎖定呢？
比如:
set transaction isolation level seriablizable 
select * from region
則鎖住表的所有行，比如開始有四行，則鎖住四行，
那insert一行呢，這裏有個範圍，那就是select的範圍，
它會判斷insert的行是否在鎖定的範圍之內，比如:
use northwind
set transaction isolation level serializable
begin transaction tran1
 select * from region where regionId>6
 waitfor delay '00:00:10'
commit transaction tran1

如果別的事務插入記錄:
insert into region values(5,'yy')

因爲插入的記錄regionId=5，而6<5，不滿足鎖定的條件，
所以該插入是允許的，如果別的事務插入記錄:
insert into region values(7,'yy')
因爲7>6,滿足條件，所以插入被阻塞，只能等待鎖釋放才能插入
不過，到底鎖定哪些記錄，這比較難說，鎖做爲SQLSERVER的內部管理，
到底是怎麼樣的不怎麼清楚，我試過有些情況不滿足的條件的記錄也
被阻塞，不過有點是清楚的，那就是滿足條件的一定被阻塞 1.8 隔離級別

前面已經說過了，有四種隔離級別:
read uncommitted
read committed
repeatable read
serializable

read committed是默認的隔離級別，
隔離級別對單個用戶有用，比如你設置了隔離級別爲serializable，
那隻對你自己有用，對別的用戶不起作用，設置了隔離級別後，
那一直有效，直到用戶退出爲止，
鎖的作用主要是用來保證數據一致性的，
read uncommitted不會在被讀的數據上放置鎖，所以它執行
的速度是最快的，也不會造成阻塞和死鎖，但因爲數據一致
性問題，所以往往不採用，當然可以通過別的技術比如增加
rowverision列等來保證數據一致性，但對於複雜的操作，還
是選擇事務比較安全,對於事務我經歷過一些教訓，
比如一次我在VB裏保存數據，大致如:

begin transaction
 declare @id as int
 insert into A(...) values(...)
 select @id=max(id) from t1
 insert into B(AId...) values(@id...)
commit transation

其中A表的id字段是自動編號的，我先在A表插入一條記錄，
再將A表剛插入的記錄的Id插入到B表，必須保證@id是前面insert
生成的那個id，
但測試時，因爲客戶有很多電腦同時錄，所以導致一些id不一致的情況，
爲什麼會不一致呢？我不是已經加了事務了嗎？
做一個例子，同樣打開兩個查詢分析器，第一個寫:

use northwind
set transaction isolation level serializable
begin transaction tran1
 insert into region values(10,'aa')
 waitfor delay '00:00:10'
 select max(regionId) from region
commit transaction tran1

第二個寫:
 insert into region values(11,'aa')

依次執行第一個和第二個分析器，
本來我希望第一個分析器裏查詢出來的是10，可結果卻是11
在這裏，唯一的方法是指定表鎖，如:
insert into region with(TabLock) values(10,'aa')

只有指定表鎖，讓別的事務無法操作它，才能保證數據一致，
當然，如果是自動編號，那可以用 @@identity 來獲取剛生成的Id號，
比如:
insert into orders(CustomerId) values('ALFKI')
print @@identity

這個技巧在別的數據庫驅動程序裏可能無效，事務纔是普遍支持的 補充（表來源: SQL SERVER7.0 系統管理指南)

隔離級別　　　　阻塞風險　防止佔用讀　防止不可重複讀　防止幻像讀
---------------------------------------------------------------
read uncommitted 最低　　　NO　　　　　　NO　　　　　　　NO
read committed　 較低　　　Yes　　　　　 NO　　　　　　　NO
repeatable read　較高　　　Yes　　　　　 Yes　　　　　　 NO
serializable　　 最高　　　Yes　　　　　 Yes　　　　　　 Yes
1.9 顯式鎖

顯式鎖是在select、insert、delete、update語句裏指定鎖的類型，
如:

select * from authors with(RowLock) where au_id <='555-55-5555'

如果不用顯式鎖，那就是:

select * from authors where au_id <='555-55-5555'

如果不用顯式鎖，那採用那種鎖是由SQL SERVER內部來決定的， 
 
 
2.　數據庫設計

2.1 冗餘數據

冗餘數據就是重複的數據，冗餘數據出現的情況很多，這裏舉一種情況,
就是表之間的冗餘，假設我在northwind裏建立一個sales表,字段如:
timeId，date，year，month，custId，custName，productId,
QuanPerUnit，productName，regionID，regionName,storeId，
storeName，quantity，price，money，

現在我要查看2005年各商品的銷售情況，那可以用:

select productName,QuanPerUnit,sum(quantity),sum(money) 
from sales where year=2005 group by productId

如果我這樣建sales表:
timeId，custId，productId,storeId，regionID
quantity，price，money

那查詢是怎樣的？查詢就會鏈接幾個表，sql語句變得複雜一些，
速度也會慢得多，但是按前面的方式建立sales表，會忽略一個問題，
那就是數據冗餘的問題，從物理存儲上來說，productName已經存在了
products表裏，沒必要在sales表裏再存儲一次，這樣就可以，
而這裏又存儲了一次，那就要佔用更多的物理空間，

再看一個表內冗餘的情況，
如果sales表的字段是這樣的:
timeId，date，custId，proId,storeId，price，
northQuan，northMoney，eastQuan，eastMoney，
westQuan，westMoney，southQuan，southMoney

那如果要查2005年各區域產品的銷售情況，就可以用:
select
 (select productName from products where productId=proId) [產品]
 sum(northMoney) as [北部],
 sum(eastMoney) as [東部],
 sum(westMoney) as [西部],
 sum(southMoney) as [南部]
from sales where year(date)=2005
group by proId

上面的表的後面８個字段都是冗餘的，
只要用regionId這個字段就足夠了，
表內冗餘的情況還有一些，理解冗餘應從反面去理解，
就是如何去避免冗餘，要避免冗餘，那凡是可以通過直接或間接
方式得出來的數據，就不要在表裏保存，比如通過錶鏈接得到或
通過計算得到等等的數據，就沒必要在表裏再保存一次了