sqlserver锁知识及锁应用——关于锁的基础知识

提示：这里所摘抄的关于锁的知识有的是不同sql server版本的，对应于特定版本时会有问题。

一 关于锁的基础知识

(一). 为什么要引入锁

当多个用户同时对数据库的并发操作时会带来以下数据不一致的问题:

◆丢失更新

A,B两个用户读同一数据并进行修改,其中一个用户的修改结果破坏了另一个修改的结果,比如订票系统

◆脏读

A用户修改了数据,随后B用户又读出该数据,但A用户因为某些原因取消了对数据的修改,数据恢复原值,此时B得到的数据就与数据库内的数据产生了不一致

◆不可重复读

A用户读取数据,随后B用户读出该数据并修改,此时A用户再读取数据时发现前后两次的值不一致

并发控制的主要方法是封锁,锁就是在一段时间内禁止用户做某些操作以避免产生数据不一致

(二) 锁的分类

◆锁的类别有两种分法：

1. 从数据库系统的角度来看：分为独占锁（即排它锁），共享锁和更新锁

MS-SQL Server 使用以下资源锁模式。

锁模式 描述

共享 (S) 用于不更改或不更新数据的操作（只读操作），如 SELECT 语句。

更新 (U) 用于可更新的资源中。防止当多个会话在读取、锁定以及随后可能进行的资源更新时发生常见形式的死锁。

排它 (X) 用于数据修改操作，例如 INSERT、UPDATE 或 DELETE。确保不会同时同一资源进行多重更新。

意向锁 用于建立锁的层次结构。意向锁的类型为：意向共享 (IS)、意向排它 (IX) 以及与意向排它共享 (SIX)。

架构锁 在执行依赖于表架构的操作时使用。架构锁的类型为：架构修改 (Sch-M) 和架构稳定性 (Sch-S)。

大容量更新 (BU) 向表中大容量复制数据并指定了 TABLOCK 提示时使用。

◆共享锁

共享 (S) 锁允许并发事务读取 (SELECT) 一个资源。资源上存在共享 (S) 锁时，任何其它事务都不能修改数据。一旦已经读取数据，便立即释放资源上的共享 (S) 锁，除非将事务隔离级别设置为可重复读或更高级别，或者在事务生存周期内用锁定提示保留共享 (S) 锁。

◆更新锁

更新 (U) 锁可以防止通常形式的死锁。一般更新模式由一个事务组成，此事务读取记录，获取资源（页或行）的共享 (S) 锁，然后修改行，此操作要求锁转换为排它 (X) 锁。如果两个事务获得了资源上的共享模式锁，然后试图同时更新数据，则一个事务尝试将锁转换为排它 (X) 锁。共享模式到排它锁的转换必须等待一段时间，因为一个事务的排它锁与其它事务的共享模式锁不兼容；发生锁等待。第二个事务试图获取排它 (X) 锁以进行更新。由于两个事务都要转换为排它 (X) 锁，并且每个事务都等待另一个事务释放共享模式锁，因此发生死锁。

若要避免这种潜在的死锁问题，请使用更新 (U) 锁。一次只有一个事务可以获得资源的更新 (U) 锁。如果事务修改资源，则更新 (U) 锁转换为排它 (X) 锁。否则，锁转换为共享锁。

◆排它锁

排它 (X) 锁可以防止并发事务对资源进行访问。其它事务不能读取或修改排它 (X) 锁锁定的数据

◆意向锁

意向锁表示 SQL Server 需要在层次结构中的某些底层资源上获取共享 (S) 锁或排它 (X) 锁。例如，放置在表级的共享意向锁表示事务打算在表中的页或行上放置共享 (S) 锁。在表级设置意向锁可防止另一个事务随后在包含那一页的表上获取排它 (X) 锁。意向锁可以提高性能，因为 SQL Server 仅在表级检查意向锁来确定事务是否可以安全地获取该表上的锁。而无须检查表中的每行或每页上的锁以确定事务是否可以锁定整个表。

意向锁包括意向共享 (IS)、意向排它 (IX) 以及与意向排它共享 (SIX)。

锁模式 描述

意向共享 (IS) 通过在各资源上放置 S 锁，表明事务的意向是读取层次结构中的部分（而不是全部）底层资源。

意向排它 (IX) 通过在各资源上放置 X 锁，表明事务的意向是修改层次结构中的部分（而不是全部）底层资源。IX 是 IS 的超集。

与意向排它共享 (SIX) 通过在各资源上放置 IX 锁，表明事务的意向是读取层次结构中的全部底层资源并修改部分（而不是全部）底层资源。允许顶层资源上的并发 IS 锁。例如，表的 SIX 锁在表上放置一个 SIX 锁（允许并发 IS 锁），在当前所修改页上放置 IX 锁（在已修改行上放置 X 锁）。虽然每个资源在一段时间内只能有一个 SIX 锁，以防止其它事务对资源进行更新，但是其它事务可以通过获取表级的 IS 锁来读取层次结构中的底层资源。

◆独占锁：

只允许进行锁定操作的程序使用，其他任何对他的操作均不会被接受。执行数据更新命令时，SQL Server会自动使用独占锁。当对象上有其他锁存在时，无法对其加独占锁。

共享锁：共享锁锁定的资源可以被其他用户读取，但其他用户无法修改它，在执行Select时，SQL Server会对对象加共享锁。

◆更新锁：

当SQL Server准备更新数据时，它首先对数据对象作更新锁锁定，这样数据将不能被修改，但可以读取。等到SQL Server确定要进行更新数据操作时，他会自动将更新锁换为独占锁，当对象上有其他锁存在时，无法对其加更新锁。

2. 从程序员的角度看：分为乐观锁和悲观锁。

◆乐观锁：完全依靠数据库来管理锁的工作。

◆悲观锁：程序员自己管理数据或对象上的锁处理。

MS-SQLSERVER 使用锁在多个同时在数据库内执行修改的用户间实现悲观并发控制

（三） 锁的粒度

锁粒度是被封锁目标的大小,封锁粒度小则并发性高,但开销大,封锁粒度大则并发性低但开销小

SQL Server支持的锁粒度可以分为为行、页、键、键范围、索引、表或数据库获取锁

资源 描述

RID 行标识符。用于单独锁定表中的一行。

键 索引中的行锁。用于保护可串行事务中的键范围。

页 8 千字节 (KB) 的数据页或索引页。

扩展盘区 相邻的八个数据页或索引页构成的一组。

表 包括所有数据和索引在内的整个表。

DB 数据库。

SQL Server 提供以下的锁级别:
DATABASE -- 无论何时当一个SQL Server 进程正在使用除master以外的数据库时，Lock Manager为该进程授予数据库级的锁。数据库级的锁总是共享锁，用于跟踪何时数据库在使用中，以防其他进程删除该数据库，将数据库置为脱机，或者恢复数据库。注意，由于master和tempdb数据库不能被删除或置为脱机，所以不需要在它们之上加锁。
FILE -- 文件级的锁用于锁定数据库文件。
EXTENT -- Extent锁用于锁定extents,通常仅在空间分配和重新分配的时候使用。一个extent由8个连续的数据页或索引页组成。Extent锁可以是共享锁也可以是独占锁。
ALLOCATION_UNIT -- 使用在数据库分配单元上。
TABLE -- 这种级别的锁将锁定整个表，包括数据和索引。何时将获得表级锁的例子包括在Serializable隔离级别下从包含大量数据的表中选取所有的行，以及在表上执行不带过滤条件的update或delete。
Heap or B-Tree (HOBT) -- 用于堆数据页，或者索引的二叉树结构。
PAGE -- 使用页级锁，由8KB数据或者索引信息组成的整个页被锁定。当需要读取一页的所有行或者需要执行页级别的维护如页拆分后更新页指针时，将会获取页级锁。
Row ID (RID) -- 使用RID锁，页内的单一行被锁定。无论何时当提供最大化的资源并发性访问是有效并且可能时，将获得RID锁。
KEY -- SQL Server使用两种类型的Key锁。其中一个的使用取决于当前会话的锁隔离级别。对于运行于Read Committed 或者 Repeatable Read 隔离模式下的事务，SQL Server 锁定与被访问的行相关联的的实际索引key。（如果是表的聚集索引，数据行位于索引的叶级。行上在这些你看到的是Key锁而不是行级锁。）若在Serializable隔离模式下，通过锁定一定范围的key值从而不允许新的行插入到该范围内，SQL Server防止了“幻读”。这些锁因而被称作“key-range lock”。
METADATA -- 用于锁定系统目录信息（元数据）。
APPLICATION -- 允许用户定义他们自己的锁，指定资源名称、锁模式、所有者、timeout间隔。

（四） SQL Server 锁类型(与粒度相对应)

1． HOLDLOCK: 在该表上保持共享锁，直到整个事务结束，而不是在语句执行完立即释放所添加的锁。
2． NOLOCK：不添加共享锁和排它锁，当这个选项生效后，可能读到未提交读的数据或“脏数据”，这个选项仅仅应用于SELECT语句。
3． PAGLOCK：指定添加页锁（否则通常可能添加表锁）。
4． READCOMMITTED用与运行在提交读隔离级别的事务相同的锁语义执行扫描。默认情况下，SQL Server 2000 在此隔离级别上操作。
5． READPAST: 跳过已经加锁的数据行，这个选项将使事务读取数据时跳过那些已经被其他事务锁定的数据行，而不是阻塞直到其他事务释放锁，READPAST仅仅应用于READ COMMITTED隔离性级别下事务操作中的SELECT语句操作。
6． READUNCOMMITTED：等同于NOLOCK。
7． REPEATABLEREAD：设置事务为可重复读隔离性级别。
8． ROWLOCK：使用行级锁，而不使用粒度更粗的页级锁和表级锁。
9． SERIALIZABLE：用与运行在可串行读隔离级别的事务相同的锁语义执行扫描。等同于 HOLDLOCK。
10． TABLOCK：指定使用表级锁，而不是使用行级或页面级的锁，SQL Server在该语句执行完后释放这个锁，而如果同时指定了HOLDLOCK，该锁一直保持到这个事务结束。
11． TABLOCKX：指定在表上使用排它锁，这个锁可以阻止其他事务读或更新这个表的数据，直到这个语句或整个事务结束。
12． UPDLOCK ：指定在读表中数据时设置更新 锁（update lock）而不是设置共享锁，该锁一直保持到这个语句或整个事务结束，使用UPDLOCK的作用是允许用户先读取数据（而且不阻塞其他用户读数据），并且保证在后来再更新数据时，这一段时间内这些数据没有被其他用户修改。

（五） 锁定时间的长短

锁保持的时间长度为保护所请求级别上的资源所需的时间长度。

用于保护读取操作的共享锁的保持时间取决于事务隔离级别。采用 READ COMMITTED 的默认事务隔离级别时，只在读取页的期间内控制共享锁。在扫描中，直到在扫描内的下一页上获取锁时才释放锁。如果指定 HOLDLOCK 提示或者将事务隔离级别设置为 REPEATABLE READ 或 SERIALIZABLE，则直到事务结束才释放锁。

根据为游标设置的并发选项，游标可以获取共享模式的滚动锁以保护提取。当需要滚动锁时，直到下一次提取或关闭游标（以先发生者为准）时才释放滚动锁。但是，如果指定 HOLDLOCK，则直到事务结束才释放滚动锁。

用于保护更新的排它锁将直到事务结束才释放。

如果一个连接试图获取一个锁，而该锁与另一个连接所控制的锁冲突，则试图获取锁的连接将一直阻塞到：

将冲突锁释放而且连接获取了所请求的锁。

连接的超时间隔已到期。默认情况下没有超时间隔，但是一些应用程序设置超时间隔以防止无限期等待

（六） SQL Server 中锁的自定义

◆处理死锁和设置死锁优先级

死锁就是多个用户申请不同封锁,由于申请者均拥有一部分封锁权而又等待其他用户拥有的部分封锁而引起的无休止的等待

可以使用SET DEADLOCK_PRIORITY控制在发生死锁情况时会话的反应方式。如果两个进程都锁定数据，并且直到其它进程释放自己的锁时，每个进程才能释放自己的锁，即发生死锁情况。

◆2 处理超时和设置锁超时持续时间。

@@LOCK_TIMEOUT 返回当前会话的当前锁超时设置，单位为毫秒

SET LOCK_TIMEOUT 设置允许应用程序设置语句等待阻塞资源的最长时间。当语句等待的时间大于 LOCK_TIMEOUT 设置时，系统将自动取消阻塞的语句，并给应用程序返回"已超过了锁请求超时时段"的 1222 号错误信息

示例

下例将锁超时期限设置为 1,800 毫秒。

SET LOCK_TIMEOUT 1800

◆设置事务隔离级别。

◆对 SELECT、INSERT、UPDATE 和 DELETE 语句使用表级锁定提示。

◆配置索引的锁定粒度

可以使用 sp_indexoption 系统存储过程来设置用于索引的锁定粒度

（七） 查看锁的信息

1 执行 EXEC SP_LOCK 报告有关锁的信息

2 查询分析器中按Ctrl+2可以看到锁的信息

（八） 使用注意事项

如何避免死锁，最小化锁竞争

1 使用事务时，尽量缩短事务的逻辑处理过程，及早提交或回滚事务，事务持有锁的时间越短，锁竞争发生的机会就越少；将不是事务所管理的工作单元锁必需的命令移出事务。；

2 设置死锁超时参数为合理范围，如：3分钟-10分种；超过时间，自动放弃本次操作，避免进程悬挂；

3 优化程序，检查并避免死锁现象出现；

4 .对所有的脚本和SP都要仔细测试，在正是版本之前。

5 所有的SP都要有错误处理（通过@error）

6 一般不要修改SQL SERVER事务的默认级别。不推荐强行加锁

7 将组成事务的语句作为一个的单独的批命令处理，以消除 BEGIN TRAN 和 COMMIT  TRAN 语句之间的网络延迟造成的不必要的延迟。

8 考虑完全地使用存储过程编写事务代码。典型地，存储过程比批命令运行更快。

9 在游标中尽可早地Commit更新。因为游标处理比面向集合的处理慢得多，因此导致锁被持有的时间更久。
10 使用每个进程所需的最低级别的锁隔离。比如说，如果脏读是可接受的并且不要求结果必须精确，那么可以考虑使用事务隔离级别0（Read Uncommitted）,仅在绝对必要时才使用Repeatable Read or Serializable隔离级别。
11 在 BEGIN TRAN 和 COMMIT TRAN 语句之间，绝不允许用户交互，因为这样做可能锁被持有无限期的时间。

（九） 几个有关锁的问题

1 如何锁一个表的某一行

SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL READ UNCOMMITTED

SELECT * FROM table ROWLOCK WHERE id = 1

2 锁定数据库的一个表

SELECT * FROM table WITH (HOLDLOCK)

加锁语句：

sybase:
update 表 set col1=col1 where 1=0 ;
MSSQL:
select col1 from 表 (tablockx) where 1=0 ;
Oracle:
LOCK TABLE 表 IN EXCLUSIVE MODE ；
加锁后其它人不可操作，直到加锁用户解锁，用commit或rollback解锁

◆排它锁

新建两个连接,在第一个连接中执行以下语句

[sql] view plain copy

1. begin tran
2. update table1 set A='aa' where B='b2'
3. waitfor delay '00:00:30' --等待30秒
4. commit tran
5. --在第二个连接中执行以下语句
6. begin tran
7. select * from table1 where B='b2'
8. commit tran

若同时执行上述两个语句，则select查询必须等待update执行完毕才能执行即要等待30秒

◆共享锁

在第一个连接中执行以下语句

[html] view plain copy

1. begin tran
2. select * from table1 holdlock  --holdlock人为加锁
3. where B='b2'
4. waitfor delay '00:00:30' --等待30秒
5. commit tran

◆共享锁

在第一个连接中执行以下语句

[sql] view plain copy

1. begin tran
2. select * from table1 holdlock --holdlock人为加锁
3. where B='b2'
4. waitfor delay '00:00:30' --等待30秒
5. commit tran

在第二个连接中执行以下语句

[sql] view plain copy

1. begin tran
2. select A,C from table1 where B='b2'
3. update table1 set A='aa' where B='b2'
4. commit tran

若同时执行上述两个语句，则第二个连接中的select查询可以执行

而update必须等待第一个事务释放共享锁转为排它锁后才能执行 即要等待30秒

◆死锁

[sql] view plain copy

1. --在第一个连接中执行以下语句
2. begin tran
3. update table1 set A='aa' where B='b2'
4. waitfor delay '00:00:30'
5. update table2 set D='d5' where E='e1'
6. commit tran
8. --在第二个连接中执行以下语句
10. begin tran
11. update table2 set D='d5' where E='e1'
12. waitfor delay '00:00:10'
13. update table1 set A='aa' where B='b2'
14. commit tran

同时执行，系统会检测出死锁，并中止进程

（十） 应用程序锁:

应用程序锁就是客户端代码生成的锁，而不是sql server本身生成的锁

处理应用程序锁的两个过程

sp_getapplock 锁定应用程序资源

sp_releaseapplock 为应用程序资源解锁

注意: 锁定数据库的一个表的区别

SELECT * FROM table WITH (HOLDLOCK) 其他事务可以读取表，但不能更新删除

SELECT * FROM table WITH (TABLOCKX) 其他事务不能读取表,更新和删除

交读事务使用行版本控制。
使用快照隔离。
使用绑定连接。