数据库作业7

1. 事务的概念及四个特征

事务是数据库操作的基本逻辑单元，由一系列对数据库的操作组成，这些操作要么全部成功执行（提交），要么全部失败回滚（撤销）。事务的四个特征（ACID特性）如下：

1. 原子性（Atomicity）：事务中的操作要么全部完成，要么全部不执行，不允许部分完成。
2. 一致性（Consistency）：事务执行前后，数据库必须保持一致性状态（如约束、业务规则）。
3. 隔离性（Isolation）：多个并发事务的执行互不干扰，每个事务的操作对其他事务是透明的。
4. 持久性（Durability）：事务一旦提交，其对数据库的修改是永久性的，即使系统故障也不丢失。

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3. 并发控制的措施

并发控制的主要措施包括：

1. 加锁机制：
   • 共享锁（S锁）：允许事务读取数据，其他事务可加共享锁但不能加排他锁。
   • 排他锁（X锁）：允许事务修改数据，其他事务不能加任何锁。
2. 两段锁协议（2PL）：事务分为两个阶段：
   • 扩展阶段：只能申请锁，不能释放锁。
   • 收缩阶段：只能释放锁，不能申请锁。
3. 封锁协议：如三级封锁协议，通过不同级别的锁解决数据一致性问题。

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4. 三个事务的并发执行结果

设初始值 A=2，B=1，可能的正确执行结果如下：

• 结果1：T1 → T2 → T3

  • T1：B = 2 + 1 = 3
  • T2：B = 3 × 2 = 6
  • T3：A = 6 + 1 = 7
    最终值：A=7，B=6

• 结果2：T2 → T1 → T3

  • T2：B = 1 × 2 = 2
  • T1：B = 2 + 1 = 3
  • T3：A = 3 + 1 = 4
    最终值：A=4，B=3

• 结果3：T1 → T3 → T2

  • T1：B = 2 + 1 = 3
  • T3：A = 3 + 1 = 4
  • T2：B = 4 × 2 = 8
    最终值：A=4，B=8

其他可能的调度可能因冲突导致数据不一致，需通过锁机制保证正确性。

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5. 遵守两段锁协议的调度策略

以事务 T1、T2、T3 为例：

1. 扩展阶段：
   • T1 对 A 加共享锁（S），读取 A=2，对 B 加排他锁（X），写入 B=3。
   • T2 对 B 加排他锁（X），写入 B=6。
   • T3 对 B 加共享锁（S），读取 B=6，对 A 加排他锁（X），写入 A=7。
2. 收缩阶段：
   • T1 释放 A 和 B 的锁。
   • T2 释放 B 的锁。
   • T3 释放 B 和 A 的锁。

调度顺序：T1（加锁→操作→释放锁）→ T2（加锁→操作→释放锁）→ T3（加锁→操作→释放锁）。

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7. 死锁及预防方法

死锁：多个事务因互相等待对方释放锁而无法继续执行。
预防方法：

1. 超时机制：事务等待锁超时后自动回滚。
2. 死锁检测与恢复：定期检测死锁，强制回滚部分事务。
3. 有序资源分配：按固定顺序申请锁，避免循环等待。

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8. 三级封锁协议

1. 一级封锁协议：
   • 事务修改数据前必须加排他锁（X），直到事务结束。
   • 保证：防止丢失修改。
2. 二级封锁协议：
   • 在一级基础上，读取数据前加共享锁（S），读完立即释放。
   • 保证：防止丢失修改和脏读。
3. 三级封锁协议：
   • 在二级基础上，共享锁（S）保持到事务结束。
   • 保证：防止丢失修改、脏读和不可重复读。

主要区别：锁的释放时机和范围不同，解决的问题逐步增加。

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9. 可串行化调度及判断方法

可串行化调度：并发执行的事务结果等价于某个串行执行的结果。
判断方法：

• 冲突可串行化：若调度的冲突操作顺序与某个串行调度一致，则为冲突可串行化。
• 视图可串行化：更宽松的条件，允许非冲突操作交换顺序。

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10. 两段锁的含义

两段锁协议要求事务分为两个阶段：

1. 扩展阶段：只能申请锁，不能释放锁。
2. 收缩阶段：只能释放锁，不能申请锁。
   作用：确保调度的可串行化，避免锁的交叉申请导致死锁或数据不一致。

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以上答案结合了文件内容和数据库基础理论，确保准确性和逻辑性。