数据库常用锁
在数据库管理系统中，锁是一种用于管理并发访问的机制，以确保数据的一致性和完整性。不同类型的锁用于处理不同的并发访问场景。
一、共享锁（Shared Lock）
共享锁（Shared Lock）是数据库中一种并发控制机制，用于管理多个事务对同一资源的读访问。当一个事务获取了共享锁后，其他事务仍然可以获取相同资源的共享锁，允许它们进行读取操作，但阻止其他事务获取排他锁（Exclusive Lock），从而防止写操作的并发访问。
获取共享锁：
事务在读取资源之前请求获取共享锁。如果资源当前没有被其他事务以排他锁占用，该事务将成功获取共享锁。
允许多个事务同时读取：
一旦一个事务获取了共享锁，其他事务也可以获取相同资源的共享锁，以进行并发的读取操作。这样可以提高并发性，多个事务可以同时读取相同的数据。
阻止写操作：
共享锁阻止其他事务获取排他锁，从而防止对资源进行写操作的并发访问。这确保了在某一时刻只有一个事务能够对资源进行写操作，防止数据的不一致性和冲突。
释放锁：
一旦事务完成了对资源的读取操作，它会释放共享锁，使得其他事务能够获取该资源的共享锁或排他锁。
适用场景：
共享锁通常用于读取操作较为频繁、写入操作较少的情况。多个事务可以同时读取相同的数据，而写操作需要等待前面的事务释放共享锁。
避免读取脏数据：
共享锁的使用确保了在一个事务读取数据的同时，其他事务不能修改该数据，防止读取到不一致或脏数据。
事务的隔离级别：
共享锁与数据库的事务隔离级别密切相关。在较低的隔离级别下，共享锁的竞争可能更为激烈，需要仔细考虑并发访问的问题。
二、排他锁（Exclusive Lock）
排他锁（Exclusive Lock）是数据库中的一种并发控制机制，用于管理多个事务对同一资源的写访问。当一个事务获取了排他锁后，其他事务将被阻塞，无法同时获取相同资源的共享锁或排他锁，从而确保在某一时刻只有一个事务能够对资源进行写操作。
获取排他锁：
事务在写入或修改资源之前请求获取排他锁。如果资源当前没有被其他事务以共享锁或排他锁占用，该事务将成功获取排他锁。
独占写访问权：
一旦一个事务获取了排他锁，其他事务无法同时获取相同资源的共享锁或排他锁。这意味着只有持有排他锁的事务能够对资源进行写操作，确保了写操作的独占性。
阻止其他事务读写：
排他锁不仅阻止其他事务获取排他锁，也阻止其他事务获取共享锁。这确保了在某一时刻只有一个事务能够对资源进行写操作，避免了并发写入导致的数据不一致性问题。
释放锁：
一旦事务完成了对资源的写入或修改操作，它会释放排他锁，使得其他事务能够获取该资源的共享锁或排他锁。
适用场景：
排他锁通常用于写操作较为频繁的场景，确保在写入操作时不会有其他事务读取或写入相同的资源。这有助于维护数据的一致性和完整性。
事务的隔离级别：
排他锁的使用涉及到数据库的事务隔离级别。在较高的隔离级别下，排他锁的竞争可能更为激烈，需要谨慎设计以确保并发性和正确性。
三、意向共享锁（Intent Shared Lock）
意向共享锁（Intent Shared Lock）是数据库中的一种锁定机制，用于在多事务并发访问数据库时，提供更高级别的锁信息，以协调不同级别的锁，防止死锁的发生。意向锁的引入是为了提高并发性能和降低死锁的概率。
目的：
意向共享锁的主要目的是让其他事务知道某一事务打算在资源上加共享锁。这对于避免死锁很有帮助，因为事务在获取实际的共享锁之前，可以检查是否有其他事务打算获取排他锁。
层次结构：
意向锁存在层次结构，其中包括意向共享锁和意向排他锁。如果一个事务打算在某个资源上加共享锁，它会先请求获取意向共享锁，然后再实际获取共享锁。同样，如果一个事务打算在某个资源上加排他锁，它会先请求获取意向排他锁，然后再实际获取排他锁。
降低死锁概率：
意向锁的引入可以帮助数据库管理系统更好地了解事务的意图，从而更有效地检测和避免死锁。当一个事务打算获取排他锁时，其他事务可以根据其持有的意向共享锁，决定是否等待或放弃锁的请求，从而提高系统的并发性能。
事务隔离级别：
意向锁的使用与数据库的事务隔离级别密切相关。在不同的隔离级别下，数据库系统可能采用不同的意向锁策略。
释放锁：
和其他锁一样，意向锁在事务完成时需要被释放，以便其他事务能够获取所需的锁。
四、意向排他锁（Intent Exclusive Lock）
意向排他锁（Intent Exclusive Lock）是数据库中的一种锁定机制，用于在多事务并发访问数据库时，提供更高级别的锁信息，以协调不同级别的锁，防止死锁的发生。与意向共享锁类似，意向排他锁在事务申请锁之前向其他事务通告其意图。
目的：
意向排他锁的主要目的是让其他事务知道某一事务打算在资源上加排他锁。这有助于避免死锁，因为事务在获取实际的排他锁之前，可以检查是否有其他事务打算获取共享锁或排他锁。
层次结构：
意向锁存在层次结构，包括意向共享锁和意向排他锁。如果一个事务打算在某个资源上加排他锁，它会先请求获取意向排他锁，然后再实际获取排他锁。同样，如果一个事务打算在某个资源上加共享锁，它会先请求获取意向共享锁，然后再实际获取共享锁。
死锁避免：
意向排他锁的使用有助于系统更好地了解事务的意图，从而更有效地检测和避免死锁。当一个事务打算获取排他锁时，其他事务可以根据其持有的意向锁，决定是否等待或放弃锁的请求。
事务隔离级别：
意向锁的使用与数据库的事务隔离级别密切相关。在不同的隔离级别下，数据库系统可能采用不同的意向锁策略。
释放锁：
和其他锁一样，意向锁在事务完成时需要被释放，以便其他事务能够获取所需的锁。
五、行级锁（Row-level Lock）
行级锁（Row-level Lock）是数据库管理系统中一种锁定机制，它允许在事务中锁定数据表中的特定行，而不是锁定整个表或页面。行级锁提供了更细粒度的控制，允许多个事务同时访问表的不同部分，从而提高并发性。
锁定粒度：
行级锁是一种细粒度锁，它只锁定表中的特定行，而不是整个表。这使得多个事务能够并发地访问同一表，只要它们锁定的行没有冲突。
并发控制：
行级锁提供更高的并发性，因为事务只需在需要修改的具体行上获取锁，而不是等待对整个表的锁定。这有助于减少事务之间的竞争，提高系统的性能。
锁的类型：
行级锁可以分为共享锁和排他锁。共享锁允许多个事务同时读取一行，而排他锁则要求一个事务在修改一行数据时独占该行。
死锁风险：
使用行级锁可能增加死锁的风险，因为不同的事务可能在不同的顺序锁定行，导致循环等待的情况。因此，数据库系统通常提供死锁检测和解决机制来处理这种情况。
事务隔离级别：
行级锁的使用与数据库的事务隔离级别密切相关。在不同的隔离级别下，数据库系统可能采用不同的行级锁策略。
性能考虑：
虽然行级锁提供了更高的并发性，但在某些情况下，由于锁管理的开销，可能会对性能产生一定的负面影响。因此，在设计数据库应用时，需要权衡锁定的粒度和性能之间的关系。
六、表级锁
表级锁是数据库管理系统中一种锁定机制，它是针对整个数据库表而不是表中的特定行或数据页进行锁定的。
锁定范围：
表级锁是对整个表进行锁定，这意味着在锁定期间，其他事务无法对该表执行任何修改操作，包括插入、更新或删除。
并发性能：
表级锁限制了对整个表的并发访问，因为当一个事务获取了表级锁时，其他事务需要等待该锁释放才能对整个表执行操作。这可能会导致并发性能下降，尤其在高并发环境下。
粒度较粗：
与行级锁相比，表级锁的粒度更粗。因为它锁定整个表，所以在一定程度上降低了并发性，同时也可能导致更多的阻塞情况。
应用场景：
表级锁通常用于执行大规模DDL（数据定义语言）操作，例如对表进行重建、修改表结构或备份等操作。在这些情况下，需要确保其他事务不会对表执行任何修改，因此可以使用表级锁来防止并发修改。
影响范围：
由于表级锁的影响范围较大，使用时需要谨慎。长时间持有表级锁可能会导致其他事务的阻塞，影响整个系统的性能。
死锁风险较低：
相对于行级锁，表级锁的死锁风险较低，因为它在更大的粒度上操作，减少了多个事务之间争夺资源的情况。
七、自旋锁（Spin lock）
自旋锁（Spin Lock）是一种并发控制机制，通常用于多线程编程中，目的是在多个线程竞争同一资源时避免进入阻塞状态，而是采用忙等待的方式反复检测锁的状态。
忙等待：
自旋锁的特点是在获取锁失败时，线程会一直忙等待，不会被阻塞。线程会反复检测锁的状态，直到获取到锁为止。
性能：
自旋锁适用于短期的临界区操作，并且在临界区的争用情况较轻的场景下性能表现较好。这是因为在短暂的竞争中，忙等待可能比线程进入阻塞状态更高效。
适用场景：
自旋锁在低竞争和短时间内能够获取锁的情况下效果好。在高竞争或临界区持续时间较长的情况下，忙等待可能会导致性能下降。
实现方式：
自旋锁可以通过原子操作实现，通常使用底层的原子指令来进行锁的获取和释放。在多核系统中，自旋锁的实现需要考虑缓存一致性等底层硬件特性。
死锁风险：
自旋锁可能存在死锁风险，特别是在高竞争情况下。如果多个线程在忙等待的过程中形成了循环等待，就可能导致死锁。
替代方案：
在高竞争或临界区操作较长的情况下，可以考虑使用其他并发控制机制，如互斥锁（Mutex）或信号量（Semaphore），它们在等待时会将线程置于阻塞状态，避免了忙等待的性能开销。
八、乐观锁（Optimistic Lock）
乐观锁（Optimistic Lock）是一种并发控制的策略，它假设在大多数情况下，事务之间的冲突是罕见的，因此不会立即对共享资源进行加锁。相反，乐观锁先进行操作，但在提交时检查是否有其他事务对同一资源进行了修改，如果检测到冲突，则采取相应的冲突解决策略。
版本标识：
乐观锁通常使用版本标识（Versioning）来实现。每个数据项都有一个版本号，当事务读取数据时，会记录当前的版本号。在更新数据时，事务会检查数据的版本号是否与读取时记录的版本号一致，如果一致才执行更新。
无锁操作：
乐观锁的特点是在大部分时间里不使用锁，事务在读取和修改数据时都不会被阻塞。只有在提交更新时，才会检测是否有其他事务对同一数据进行了修改。
冲突检测：
冲突的检测通常在事务提交时进行。如果在提交时发现数据的版本号与事务读取时的版本号不一致，说明有其他事务已经修改了数据，此时会产生冲突。
冲突解决：
当检测到冲突时，系统需要采取相应的冲突解决策略。典型的解决策略包括回滚事务、中止事务、或者通过合并操作解决冲突。
适用场景：
乐观锁适用于读操作远远多于写操作的情况，因为在读取时不会加锁，只有在更新时才进行冲突检测。
实现方式：
乐观锁可以通过版本号、时间戳等方式实现。在数据库中，常见的方式是在表中增加一个版本号字段。
并发性：
乐观锁提高了并发性，因为在大多数情况下，事务不会相互阻塞，只有在冲突发生时才会进行冲突解决。
九、悲观锁（Pessimistic Lock）
悲观锁（Pessimistic Lock）是一种并发控制策略，它假设在事务的执行过程中，会有其他事务试图访问相同的数据，因此采用在事务执行期间对数据进行加锁的方式，以防止其他事务的干扰。
加锁：
悲观锁的主要特点是在事务执行期间对数据进行加锁，以确保在同一时刻只有一个事务能够访问受保护的资源。
阻塞：
如果一个事务已经获取了对某个数据的悲观锁，在此期间其他事务如果想要访问相同的数据，它们必须等待，从而可能导致阻塞。
适用场景：
悲观锁适用于并发更新操作频繁、数据冲突概率较高的情况。例如，在需要进行复杂计算或涉及到外部资源的事务中，使用悲观锁可以确保数据的一致性。
数据库实现：
在数据库系统中，悲观锁通常通过数据库管理系统提供的锁机制来实现，例如行级锁或表级锁。当事务访问数据时，系统会自动加锁，并在事务结束时释放锁。
死锁风险：
悲观锁可能会导致死锁的风险，特别是在并发性高、锁的粒度较细的情况下。死锁是指多个事务相互等待对方释放资源的情况，需要通过死锁检测和解决机制来处理。
性能影响：
由于悲观锁会引入锁的开销和阻塞，可能对系统的性能产生一定的影响，尤其是在高并发情况下。