锁与隔离级别的关系

遗留的一个.net项目，偶尔会出现一些比较诡异的问题，最近腾出功夫经过排查发现是由死锁引起，下面是一张利用SQL Server Profiler追踪到的死锁状况图：

看到这张图，说实话真是醉了，一个业务上还不算复杂的系统出现这么复杂的死锁挺罕见的，引起此问题的原因很简单，就是该系统将90%的业务写在了存储过程，几乎每一步操作都需要反复的操作表来完成，结果导致偌大的服务器内存利用率永远在20%以下，CPU瞬时压力巨大，没有日志，查找bug也变得异常艰难，由于这种架构设计问题，从业务角度来修改似乎是不可能了，只能找一些临时凑合的解决方案，比如修改隔离级别，死锁超时时间等，关于这种由存储过程构成的架构方案不想多说，想必很多架构设计人员不会去这么设计，借此想写点关于数据库事务隔离级别、锁的基础内容，本文就以微软的SqlServer数据库为主。

造成死锁的必要条件，是在并发环境下，两个（或多个）进程对同一个资源竞争造成的，如上图，椭圆表示进程，矩形表示资源，可以看出是多个进程均占有Batch这张表造成了死锁，解决此问题必须先要搞清楚为什么会有锁以及锁的基本知识。

在实际业务处理中，需要很多步动作连贯完成，比如最经典的银行转账，A给B转100元，必须要保证先从A账户减去100，然后在B账户加100，这个动作是不能间断的，从程序角度看，为了保证这个动作完成，诞生了事务，事务有四个特性ACID，但事务仅仅只是一个概念，他不是具体的技术手段，那需要具体怎么做才能保证事务ACID四个特性呢？关系型数据库一般通过事务日志和锁的手段实现，事务日志保证了原子性、一致性，事务日志是由数据库自行完成，因此一般开发人员接触不到事务日志，大概原理，就是在进行一切实际数据操作之前，都先写好日志，如果数据库发生意外（比如断电）后，及时可以通过日志来自行恢复。锁则保证了隔离性，保证多个事务能够按照串行化的方式请求同一数据。

但现实世界是，很多操作需要并行，简单粗暴的将所有操作（增删改查）通过锁来串行化运行必然行不通，因此需要更精细化来锁定资源，从两个方面入手，第一，针对锁下手，增加锁的类型：共享锁（S）、独占锁（X），还有一个特殊的更新锁（U），还有几乎不接触的意向锁、架构锁等，针对每个锁的解释请参见《锁模式》，他们之间是否兼容的情况请看《锁兼容性》；第二，针对锁资源范围（锁粒度），共有11个粒度，针对每个粒度的说明，MSDN有更详尽的资料，这里就不再粘贴，附上链接：《锁粒度和层次》。至于平时我们经常看到的乐观锁和悲观锁，可以参考Hibernate中的相关内容，文尾附了几篇文章，可供参考。

一般来说，实际开发中，直接操作数据库中各种锁的几率相对比较少，更多的是利用数据库提供的四个隔离级别，未提交读、已提交读、可重复读、可序列化，还有一个特殊的基于行版本的已提交读隔离级别，把它也可以归到已提交读内，基于行版本的隔离级别就是乐观锁的处理方式。那隔离级别和锁是什么关系？通俗来说，隔离级别是锁的一个整体打包解决方案，我的理解是隔离封装了锁。针对这四种隔离，他们有各自的优点和缺点，如下表：

表来自：http://blog.csdn.net/shuaihj/article/details/14163713

从表来看，隔离级别从上到下依次增加，级别越低，引起的问题也就比较多，比如脏读、丢失更新等，但等级越高，也就意味着需要管理更多的锁，无法并行处理，性能方面又受损，因此，我们在设计系统时，只需要根据业务需求选择一种当下适合的隔离级别。一种隔离级别，就有一套利用锁的方案，如此设计，目的就是为了平衡性能和功能。

如何选择一种合适的隔离级别，首选需要了解脏读、丢失更新、不可重复读和幻读的引发的问题，有篇文章举得例子不错，移步：《事务之间的相互影响》，看完这篇文章中的例子，大多数人基本就明白了，下面是用自己语言总结的：

脏读：事务A读到事务B尚未提交的修改（update，Insert，Delete）记录后，事务B回滚了，事务A读取到的就是不存在的数据；

不可重复读：事务A第一次读取后，事务B进行了修改（Delete、Update），再当事务A读取时，发现数据在一个事务中前后不一；

幻读：和不可重复读类似，但幻读针对Insert操作，当事务A第一读取是表内有10行数据，此时事务B插入（Insert）了一条，当事务A再次读取时发现变成了11行，造成幻觉；

丢失更新：事务A和事务B拿到同一份数据1，A在1的基础上加1变成2后，此时B也在1的基础上加2变成3，由于B提交晚，因此最终数据变成了3，覆盖了事务A的操作，称为丢失更新；

下面是从网络搜索到到一张关于隔离级别和锁关系的动态图（上传后居然不动了，对CSDN已经无力吐槽了-_-!）：

http://static.oschina.net/uploads/img/201207/09074335_5YM8.gif

最后附上一些写的比较好的文章：

http://blog.itpub.net/13651903/viewspace-1091664/

http://www.cnblogs.com/wghao/archive/2010/01/17/1650120.html

http://www.cnblogs.com/chillsrc/archive/2013/04/13/3018386.html

http://www.cnblogs.com/xwdreamer/archive/2012/07/30/2615357.html