PostgreSQL锁详解

在 PostgreSQL 中，锁是实现并发控制的关键机制，用于管理多个事务对数据库资源的访问，确保数据的一致性和完整性。

锁的类型

1. 共享锁（Share Locks）
   • 作用：允许一个事务读取数据对象（如表、行等），多个事务可以同时持有共享锁，从而实现并发读取。
   • 语法：在 SQL 语句中使用SELECT... FOR SHARE语句获取共享锁。例如：

SELECT * FROM users WHERE user_id = 1 FOR SHARE;

• 示例场景：在多用户读取同一数据的场景下，如查看商品信息，多个事务可以同时获取共享锁，读取数据，不会相互阻塞。

2. 排他锁（Exclusive Locks）
   • 作用：用于修改数据对象，持有排他锁的事务独占对数据的访问权，其他事务既不能读取也不能修改被锁定的数据，直到排他锁被释放。
   • 语法：使用SELECT... FOR UPDATE语句获取排他锁。例如：

SELECT * FROM accounts WHERE account_id = 1 FOR UPDATE;

• 示例场景：在转账操作中，需要先获取账户对应的排他锁，防止其他事务同时修改账户余额，保证数据一致性。

3. 行级锁（Row - Level Locks）
   • 作用：只锁定表中的特定行，而不是整个表，这提高了并发性能，减少了锁冲突的可能性。
   • 语法：在SELECT... FOR UPDATE或SELECT... FOR SHARE语句中，通过条件筛选锁定特定行。例如：

SELECT * FROM orders WHERE order_id = 100 FOR UPDATE;

• 示例场景：在电商系统中，当处理单个订单时，只对该订单所在行加锁，其他订单的处理不受影响。

4. 表级锁（Table - Level Locks）
   • 作用：锁定整个表，阻止其他事务对该表进行读写操作。虽然会降低并发性能，但在某些情况下（如批量数据处理、维护操作等）是必要的。
   • 语法：使用LOCK TABLE语句获取表级锁。例如：

LOCK TABLE products IN EXCLUSIVE MODE;

• 示例场景：在对商品表进行结构修改（如添加新列）时，为了防止其他事务干扰，需要锁定整个表。

5. 意向锁（Intention Locks）
   • 作用：用于表示事务对表中部分行（意向共享锁Intention Share Locks或意向排他锁Intention Exclusive Locks）加锁的意图，从而避免在获取行级锁时与其他事务的表级锁发生冲突。
   • 语法：意向锁由 PostgreSQL 自动管理，用户无需直接操作。例如，当一个事务准备对表中的某些行加共享锁时，会先获取该表的意向共享锁；加排他锁时，先获取意向排他锁。
   • 示例场景：在一个复杂的事务中，需要对多个表中的行进行操作，意向锁可以确保事务在获取行级锁时，不会与其他事务的表级锁冲突，提高并发处理的效率。
6. 自增长序列锁（Sequence Locks）
   • 作用：用于保证自增长序列（如SERIAL类型的列）的值的唯一性。每个事务在获取下一个序列值时，需要获取序列锁，确保不同事务获取的序列值不会重复。
   • 语法：PostgreSQL 自动管理自增长序列锁，用户在使用自增长列时无需额外操作。例如：

CREATE TABLE test (id SERIAL PRIMARY KEY, name TEXT);
INSERT INTO test (name) VALUES ('example');

• 示例场景：在多用户并发插入数据到含有自增长列的表时，序列锁确保每个插入操作获取的id值是唯一的。

锁的获取与释放

1. 获取锁：事务根据操作类型（读或写）和数据访问范围（行或表）自动获取相应的锁。例如，执行SELECT... FOR UPDATE时，会自动获取排他行级锁；执行LOCK TABLE时，会获取表级锁。
2. 释放锁：当事务结束（提交COMMIT或回滚ROLLBACK）时，持有的锁会自动释放。此外，在事务执行过程中，如果发生错误，PostgreSQL 也会自动回滚事务并释放锁。

锁的查看与监控

1. 查看锁信息：可以通过查询系统视图pg_locks来查看当前数据库中的锁信息。例如：

SELECT * FROM pg_locks;

该视图包含了锁的类型、持有锁的事务、被锁定的对象等详细信息。
2. 监控锁等待：为了避免锁等待导致的性能问题，可以监控锁等待情况。通过查看pg_stat_activity视图，可以了解当前正在执行的事务以及它们是否处于等待锁的状态。例如：

 

SELECT * FROM pg_stat_activity WHERE waiting = true;

该查询会返回正在等待锁的事务信息，帮助管理员及时发现并解决锁冲突问题。

锁的优化与调优

1. 减少锁的范围：尽量使用行级锁代替表级锁，缩小锁的影响范围，提高并发性能。
2. 缩短锁的持有时间：尽量缩短事务的执行时间，减少锁的持有时间，降低锁冲突的可能性。例如，将大事务拆分成多个小事务。
3. 合理安排事务顺序：在并发环境下，合理安排事务的执行顺序可以减少锁冲突。例如，按照相同的顺序访问共享资源，避免死锁的发生。
4. 使用合适的隔离级别：根据业务需求选择合适的事务隔离级别。例如，对于读多写少的场景，可以选择较低的隔离级别（如读已提交READ COMMITTED）来提高并发性能；对于数据一致性要求极高的场景，选择较高的隔离级别（如可串行化SERIALIZABLE）。