锁的粒度与死锁概率
编程技术 / houtizong 发布于 3年前 470
首先，我们要定义下什么是“锁的粒度”：所谓粒度就是作用范围，锁的粒度就是锁的作用范围。数据库中锁的粒度从高到低依次划分为：数据库、表、页、行。
什么是死锁，顺带说一下吧，当多个操作竞争资源，每个操作都无法获得全部所需资源时，系统进入死锁，如无外力作用，系统将无限等待下去，死锁的四个必要条件：
（1） 互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。
（2） 请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
（3） 不剥夺条件：进程已获得的资源，在末使用完之前，不能强行剥夺。
（4） 循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。
打破任何一个条件就不会发生死锁。
我们先来看一个生活场景：
有两个文具盒，一个放的是笔（圆珠笔、铅笔等等），一个放的是修正工具（橡皮擦、改正带等等）.
现在有两个人，他们要画图，可能需要的物品当然有笔和修正工具。
假设我们用全局的独享，就是两个文具盒都只能同时被一个人拥有，一个人来拿笔，连带修正工具一起归他，这样绝对不会发生图画不下去的问题，因为所要的工具都会一次性给同一个人。但是问题也很严重，资源严重浪费，因为笔和橡皮擦肯定不会同时使用，也不会同时用2支笔。
假设我们用的是文具盒的独享，就是同时一个文具盒只能被一个人拥有，一个人要笔，整个放笔的文具盒都给他，一个人要修正图画，则整个放修正工具的文具盒都给他。这可能出现的问题就是，一个人想，我要画图，橡皮擦肯定要，橡皮擦的文具盒正好在，就先把这个文具盒拿下，等笔盒回来了再继续画。另一个人拿了笔盒，画了一会要修正，一看，放橡皮擦的文具盒没了，就等文具盒放回来。这样两个人就无限等待了，只要其中一个人看到东西不全就不拿，就不会无限等。
假设我们用的是物品独享，就是一支笔、一个橡皮擦只能被一个人拥有，一个人要画图，就拿一支笔，要改就拿一个橡皮擦或者改正带。除非只有一支笔，否则不会出现无限等待。当然，只有一支笔跟独享一个文具盒没区别。
例子中的独享就是锁的概念。
再来看数据库中的实例：
假设有A,B两个数据库，A库有A1,A2两个表，B库也有B1和B2两个表，每个表都有都有N条记录（N>1）.
现在有两个操作P1和P2并发，我们来看一个场景：
P1要操作A1表的一行和B2表的一行，P2要操作A2表的一行和B1表的一行。
现在假设我们用库锁，P1先行，A库被锁住，P2后行，先锁住了B库，P1再去锁B库，已经被P2锁住了，P2去锁A库，被P1锁住了，这样P1，P2就陷入死锁，都占用部分资源。
假设我们用的是表锁呢，P1先行，A1被锁住，P2后行，A2被锁住，P1再锁B1，P2再锁B2，怎么也不会发生死锁。
采用行锁的话就更不会死锁了，操作的表都不同。
看到这里，大家就说，锁的粒度越大，越容易死锁，真的吗？那我再来个最大的锁，实例锁，一次性锁住整个实例，P1先行，整个实例被锁住，P2被阻塞，等P1操作完P2再来，肯定不会死锁，为什么？因为这已经退化成串行操作了。
也就是说，虽然一般情况下锁的粒度越大，死锁概率越大，但是，当锁的粒度成为全局锁，把操作变成串行后，就不一样了，根本不会死锁。
我们把P1和P2操作改一下，P1操作A1表的i行和A2表的j行，P2操作A1表的j行和A2表的i行（i<>j），再来看：
假设我们使用库锁，P1先行，A库就锁住，P2阻塞，P1完成P2锁A库，不会死锁。
假设我们使用表锁，P1先行，A1表锁住，P2后行，A2表锁住，P1再去锁A2表，已经被P2锁了，死锁发生。
假设我们使用行锁，P1先行，锁住A1表第i行，P2后行，锁住A1表第j行，P1再锁A2表j行，P2再锁A1表j行，完成操作。
也就是说，不能就认为所有情况都是锁的粒度越大死锁概率越大，而是要看操作的粒度，如果锁的粒度比操作的粒度大或相同，操作就会变成串行，根本不可能发生死锁。
顺便说以下，数据库中并行操作的情况很多，为什么很少发生死锁呢，因为只要打破死锁四个条件任意一个，就可以避免死锁，只会发生阻塞，一个操作释放资源后就可以继续进行。
方法很多，例如把锁的粒度提高到跟操作的粒度大，并发一个表，我就一次锁一个表，并发一个库，我就一次锁一个库，这实际上是什么呢，就是把并行弄成串行了，一般没人这么做，并发只有1，效率太低。
一般是多管齐下避免死锁，一是使用不同等级的锁，例如意向锁，互斥锁等，其实就是打破死锁第一条件——互斥条件，资源某些时候可以共享，例如读锁可以共享读，不过因为还是存在互斥锁，依然可能死锁。
第二就是可以按顺序锁资源，例如锁表只能按A->B->C的顺序锁，如果我要A,B表，锁了A表后发现B表已经被锁了，就释放A表的锁（或者使用意向锁），延时再尝试，直到所有资源都可以锁住（互斥锁/共享锁），这就是打破了死锁第二条件——请求与保持条件，不能获得全部资源就先释放锁，等能获得了再说，这样操作可以完全避免死锁。
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