oracle（enquences & latches ）lock (oracle 鎖大全)

資料來自官方文件：

https://docs.oracle.com/database/121/CNCPT/consist.htm#CNCPT1333

https://docs.oracle.com/database/121/SQLRF/statements_9016.htm#SQLRF01605

latch主要內容來自：https://blog.csdn.net/yangshangwei/article/details/53725617

本章節主要介紹的oracle鎖總主要包含兩種型別的鎖：

1.enquences 佇列型別的鎖，通常跟業務相關的鎖（本章主要討論的就是這種鎖）

2.latches 系統鎖，比如記憶體使用，sql解析方面的問題。

實驗環境oracle版本都是19.3

1.為什麼會有鎖？

為了資料併發與一致性

在單使用者資料庫中，一個使用者可以修改資料而不必擔心其他使用者同時修改相同的資料。但是，在多使用者資料庫中，多個併發事務中的語句可能會更新相同的資料。同時執行的事務必須產生有意義且一致的結果。

多使用者資料庫必須提供以下內容：

• 保證使用者可以同時訪問資料（資料併發）

• 保證每個使用者看到資料的一致檢視（資料一致性），包括使用者自己的事務和其他使用者提交的事務所做的可見更改

為了在事務併發執行時描述一致的事務行為，資料庫研究人員定義了一個稱為可序列化的事務隔離模型。可序列化事務在一種環境中執行，使其看起來好像沒有其他使用者正在修改資料庫中的資料。

雖然事務之間的這種隔離程度通常是可取的，但在可序列化模式下執行許多應用程式會嚴重影響應用程式吞吐量。併發執行事務的完全隔離可能意味著一個事務不能執行插入到另一個事務正在查詢的表中。簡而言之，現實世界的考慮通常需要在完美的事務隔離和效能之間進行折衷。

Oracle 資料庫通過使用多版本一致性模型和各種型別的鎖和事務來維護資料一致性。通過這種方式，資料庫可以向多個併發使用者呈現資料檢視，每個檢視都與一個時間點保持一致。由於不同版本的資料塊可以同時存在，事務可以讀取查詢所需時間點提交的資料版本，並返回與單個時間點一致的結果。

2.Oracle 資料庫鎖定機制概述

值得注意的是：分散式事務的非常特殊的情況下，資料的讀取可能不得不等待相同資料塊的寫入。

2.2鎖的使用

在單使用者資料庫中，不需要鎖定，因為只有一個使用者在修改資訊。但是，當多個使用者訪問和修改資料時，資料庫必須提供一種防止對同一資料進行併發修改的方法。

鎖實現了以下重要的資料庫要求：

• 一致性

  在使用者完成提交之前，會話正在檢視或更改的資料不得被其他會話更改。

• 完整性

  資料和結構必須以正確的順序反映對它們所做的所有更改。

Oracle 資料庫通過其鎖定機制在事務之間提供資料併發性、一致性和完整性。鎖定自動發生，無需使用者操作。

請感受下面這個案例：

sid為197的建立一張表t,且插入一條記錄，不提交這條記錄。

sid為205的插入同樣的一條記錄。

set lin 200 pages 200
select distinct sid from v$mystat;
select distinct sid,id1,id2,addr,type,lmode,block from v$lock where type in ('TX','TM') ORDER BY 1,2;
select sid,seq#,event FROM v$session_wait where sid in (197,205);

常見的TM表級鎖，ID1表示被鎖定的物件的OBJECT_ID，ID2此時為0；對於 TX 鎖，這兩個欄位構成了事務在回滾段中的位置。

當鎖型別為TX事務鎖時ID1和ID2的含義如下：
ID1對應檢視V$TRANSACTION中的XIDUSN欄位和XIDSLOT欄位。其中ID1的高16位為XIDUSN，低16位為XIDSLOT。
ID2對應檢視V$TRANSACTION中的XIDSQN欄位。

select OBJECT_ID,owner,OBJECT_NAME,OBJECT_TYPE from dba_objects where OBJECT_ID in (107036);

可以檢視的是sid197，205的首先加了一個表級鎖，sid為205會話被sid197的阻塞，TX行級鎖；後面會詳細介紹。

例如檢視TX,AE,TM鎖型別：

select distinct type,name,DESCRIPTION from v$lock_type a where a.TYPE in ('TX','AE','TM');

Oracle 資料庫在執行 SQL 語句時會自動獲取必要的鎖。例如，在資料庫允許會話修改資料之前，會話必須先鎖定資料。鎖賦予會話對資料的獨佔控制權，因此在釋放鎖之前沒有其他事務可以修改鎖定的資料。

LMODE的數字0-6代表的是：

• 0 - none 沒有鎖

• 1 - null (NULL) 空

• 2 - row-S (SS)行共享 (RS)

• 3 - row-X (SX)也叫行級排他鎖 (RX)

• 4 - share (S)共享表鎖 (S)

• 5 - S/Row-X也叫共享行級排他鎖SRX)

• 6 - exclusive (X)表級排他鎖 (X) alter table, drop table, drop index, truncate table操作等

2.3鎖定模式

Oracle 資料庫自動使用最低的適用的限制級別以提供最高程度的資料併發性，同時還提供故障安全資料完整性。級別限制越少，其他使用者訪問的資料就越多。相反，級別越嚴格，其他事務在它們可以獲取的鎖型別方面就越有限。

Oracle 資料庫在多使用者資料庫中使用兩種鎖定模式：

• 獨佔鎖定模式

  此模式可防止共享關聯的資源。事務在修改資料時獲得排他鎖。第一個獨佔鎖定資源的事務是唯一可以更改資源的事務，直到獨佔鎖被釋放。

• 共享鎖定模式

  此模式允許共享關聯的資源，具體取決於所涉及的操作。多個讀取資料的使用者可以共享資料，每個使用者都持有一個共享鎖，以防止需要排他鎖的寫入者進行併發訪問。多個事務可以在同一資源上獲取共享鎖。

假設事務使用SELECT ... FOR UPDATE語句來選擇單個錶行。事務獲取排他行鎖和行共享表鎖。行鎖允許其他會話修改鎖定行以外的任何行，而表鎖防止會話更改表的結構。因此，資料庫允許執行儘可能多的語句。

2.3鎖轉換和升級

Oracle 資料庫執行鎖轉換有必要的。在鎖轉換中，資料庫會自動將限制性較低的表鎖轉換為限制性較高的表鎖。

例如，假設一個事務SELECT ... FOR UPDATE ，然後更新了鎖定的行。在這種情況下，資料庫會自動將行共享表鎖轉換為行排他表鎖。事務為事務中插入、更新或刪除的所有行持有排它行鎖。因為行鎖是在最高級別的限制下獲取的，所以不需要或執行鎖轉換。

鎖轉換與鎖升級不同，鎖升級是在一個粒度級別（例如，行）持有大量鎖並且資料庫將鎖提升到更高粒度級別（例如，表）時發生的。如果使用者鎖定一個表中的許多行，那麼某些資料庫會自動將行鎖定升級到單個表。鎖的數量減少了，但鎖定的限制增加了。

Oracle 資料庫從不升級鎖。鎖升級大大增加了死鎖的可能性。假設系統試圖代表事務 1 升級鎖，但由於事務 2 持有鎖而無法升級。如果事務 2 還需要對相同資料進行鎖升級才能繼續進行，則會建立死鎖。

select distinct sid,id1,id2,addr,type,lmode,block from v$lock where type in ('TX','TM') ORDER BY 1,2;
select OBJECT_ID,owner,OBJECT_NAME,OBJECT_TYPE from dba_objects where OBJECT_ID in (107036);

可以看到的是，sid為35首先發出SELECT ... FOR UPDATE 語句，資料庫會自動將共享表鎖轉換為表級排他鎖 LMOD為6和行排他表鎖LMOD為3；sid的會話一直在等待資源釋放。

2.4鎖定持續時間

由於未使用索引的外來鍵而對子表採取的表鎖定在語句期間保持，而不是在事務期間保持。此外，如“使用者定義鎖概述”中所述，該DBMS_LOCK包使使用者定義的鎖能夠隨意釋放和分配，甚至可以跨越事務邊界。

Oracle 資料庫在提交或回滾時釋放事務中的語句獲取的所有鎖。當回滾到savepoint時，Oracle 資料庫還會釋放在savepoint之後獲取的鎖。但是，只有不等待先前鎖定資源的事務才能獲取對現在可用資源的鎖定。等待事務繼續等待，直到原始事務完全提交或回滾。

2.5死鎖

死鎖是其中兩個或更多使用者正在等待由相互鎖定的資料的情況。死鎖會阻止某些事務繼續工作。

Oracle 資料庫自動檢測死鎖並通過回滾死鎖中涉及的一條語句來解決死鎖，釋放一組衝突的行鎖。資料庫向進行語句級回滾的事務返回相應的訊息。回滾的語句屬於檢測到死鎖的事務。通常，發出訊號的事務應該顯式回滾，但它可以在等待後重試回滾語句。

3.鎖的分類

Oracle 資料庫代表事務自動鎖定資源，以防止其他事務執行需要對同一資源進行獨佔訪問的操作。資料庫根據資源和正在執行的操作自動獲取不同級別限制的不同型別的鎖。

執行簡單讀取時，資料庫從不鎖定行。

官方分為以下三類，沒有找到官方有樂觀，悲觀的分類（有的關，可以留言提示我），雖然看到網路上有很多這種分類的，官方有提到顯示，當然對立的就是隱示了。

1. 自動鎖    

2. 手動鎖        

3. 使用者自定義鎖   

3.1 自動鎖

一個DML鎖，也稱為資料鎖定，保證多個使用者同時訪問資料的完整性。例如，DML 鎖可防止兩個客戶購買線上書商提供的最後一本圖書。DML 鎖可防止同時發生衝突的 DML 或 DDL 操作的破壞性干擾。

DML 語句自動獲取以下型別的鎖：

• 行鎖 (TX)

• 表鎖 (TM)

3.1.1.1行鎖 (TX)

如果事務因資料庫例項故障而終止，則塊級恢復會在整個事務恢復之前使一行可用。

如果一個事務獲得了某行的鎖，那麼該事務也會為包含該行的表獲得一個鎖。表鎖可防止衝突的 DDL 操作覆蓋當前事務中的資料更改。下圖說明了表中第三行的更新。Oracle 資料庫自動在更新的行上放置一個排他鎖，並在表上放置一個子排他鎖。

修改employees這張表的employee_id 為100的這行， 會有一個表鎖和行鎖，這就是為啥SELECT ... FOR UPDATE 語句，據庫會自動將共享表鎖轉換為獨佔表鎖 LMOD為6和行排他表鎖LMOD為3；一直等提交或者回滾資源才釋放。

行鎖和併發

select distinct sid from v$mystat;
create table ph_1(id int primary key);
create table st_1(id int, constraint fk_st_1 foreign key (id) references ph_1(id));
insert into ph_1 select rownum from dual connect by rownum <=10;
commit;
update ph_1 set id=11 where id=1; --不提交

create table latch_table1 as select * from dba_objects;
create or replace procedure p1 as
      l number;
   begin
      for i in 1 .. 20000 loop
        select count(*) into l from latch_table1 where object_type = 'TABLE';
      end loop;
      dbms_output.put_line('successfully');
    end;
    /
 
select distinct sid from v$mystat;
exec p1;
select distinct sid from v$mystat;
exec p1;
 
select distinct sid from v$mystat;
select * from v$latchholder;
select SID,EVENT from V$SESSION_WAIT where wait_class <> 'Idle';

3.2 手動鎖

官方的文件翻譯如下：

Oracle 資料庫自動執行鎖定以確保資料併發性、資料完整性和語句級讀取一致性。但是，可以手動覆蓋 Oracle 資料庫預設鎖定機制。在以下情況下，覆蓋預設鎖定很有用：

• 應用程式需要事務級讀取一致性或可重複讀取。

  在這種情況下，查詢必須在事務期間生成一致的資料，而不是反映其他事務的更改。可以通過使用顯式鎖定、只讀事務、可序列化事務或覆蓋預設鎖定來實現事務級讀取一致性。

• 應用程式要求事務具有對資源的獨佔訪問許可權，以便事務不必等待其他事務完成。可以覆蓋 Oracle 資料庫在會話或事務級別自動鎖定。在會話級別，會話可以使用ALTER SESSION語句設定所需的事務隔離級別。在事務級別，包含以下 SQL 語句的事務會覆蓋 Oracle 資料庫預設鎖定：

• SET TRANSACTION ISOLATION LEVEL宣告

• LOCK TABLE（其鎖定或者一個表或者，享有使用時，基表）語句

• SELECT ... FOR UPDATE宣告

前面語句獲取的鎖在事務結束或回滾到儲存點後釋放。

如果在任何級別覆蓋 Oracle 資料庫預設鎖定，則資料庫管理員或應用程式開發人員應確保覆蓋鎖定過程正確執行。鎖定過程必須滿足以下條件：保證資料完整性，可接受資料併發，不可能發生死鎖或已適當處理死鎖。

而實際的測試如下：

3.2.1 row share mode為2的測試

實驗如下：

create table t as select * from dba_objects;

update t set object_id=rownum;

commit;

lock table t in row share mode;

select distinct sid from v$mystat;

select distinct sid from v$mystat;

select distinct sid,id1,id2,addr,type,lmode,block from v$lock where type in ('TX','TM') ORDER BY 1,2;

select OBJECT_ID,owner,OBJECT_NAME,OBJECT_TYPE from dba_objects where OBJECT_ID in (107264);

update t set object_id=3 where object_id=2;

insert into t select * from t where object_id=1;

select distinct sid,id1,id2,addr,type,lmode,block from v$lock where type in ('TX','TM') ORDER BY 1,2

delete from t where object_id=3;

commit;

在row share mode模式下，可以進行增刪改查，以及for update 操作。能不能進行DDL操作呢？

答案是不可以的。必須等待前面鎖釋放了才能。排斥的是獨佔表鎖 (X)，6模式，這個鎖是最嚴格的，禁止其他事務執行任何型別的 DML 語句或在表上放置任何型別的鎖，即有了6就不會在有其他的鎖，有了其他的鎖就不會有6這個鎖。

3.2.2 row exclusive mode為3的測試

跟在row share mode模式下一樣，row exclusive mode可以進行增刪改查，以及for update 操作。

3.2.3 share mode為4 測試

經測試,即mode為4的share 模式，只能進行select 操作。

3.2.4 share row exclusive mode為5的模式

可以看到，進行非select 操作，都會等待鎖釋放。只有select（非for  update） 操作才能進行。

3.2.5 exclusive mode為6的模式

可以看到，非select 操作，都會等待鎖釋放。只有select（非for  update） 操作才能進行。

3.2.6總結：

從2-6是級別越來越嚴格的操作，所有模式都排斥6，因為6模式，這個鎖是最嚴格的，禁止其他事務執行任何型別的 DML語句或在表上放置任何型別的鎖，即有了6就不能再有其他的鎖，有了其他的鎖就不能再有6這個鎖。

3.3 使用者自定義鎖

使用 Oracle 資料庫鎖管理服務，可以為特定應用程式定義自己的鎖。例如，您可以建立一個鎖來序列化對檔案系統上的訊息日誌的訪問。由於保留使用者鎖與 Oracle 資料庫鎖相同，因此它具有所有 Oracle 資料庫鎖功能，包括死鎖檢測。使用者鎖永遠不會與 Oracle 資料庫鎖衝突，因為它們用字首UL。

Oracle 資料庫鎖管理服務可通過DBMS_LOCK包中的過程獲得。可以在 PL/SQL 塊中包含以下語句：

• 請求特定型別的鎖

• 給鎖一個唯一的名字，這個名字可以在同一個或另一個例項的另一個過程中識別

• 更改鎖型別

• 釋放鎖

4.鎖的檢視

4.1 select 鎖檢視

select 是沒有鎖的。

以最常見的TM表級鎖定為例，ID1表示被鎖定的物件的OBJECT_ID，ID2此時為“0”。
當所型別為TX事務鎖時ID1和ID2的含義如下：
ID1對應檢視V$TRANSACTION中的XIDUSN欄位和XIDSLOT欄位。其中ID1的高16位為XIDUSN，低16位為XIDSLOT。
ID2對應檢視V$TRANSACTION中的XIDSQN欄位。

select * from t where object_id=100 for update; --不提交

select distinct sid,id1,id2,addr,type,lmode,block from v$lock where type in ('TX','TM') ORDER BY 1,2
select OBJECT_ID,owner,OBJECT_NAME,OBJECT_TYPE from dba_objects where OBJECT_ID in (107264);
select XIDUSN,XIDSLOT,XIDSQN from V$TRANSACTION where XIDSQN=2452;

2*2^16+28= 13100 即正好通過XIDUSN*2^16+XIDSLOT=ID1(TX)

select …for update 會有一個TM錶行級排他鎖,TX的獨佔鎖。

4.2 delete 鎖檢視

同樣的也有一個TM錶行級排他鎖,TX的獨佔鎖。

4.3 update鎖檢視

同樣的也有一個TM錶行級排他鎖,TX的獨佔鎖。

4.2 insert 鎖檢視

可以發現的是，除了單純的select沒有鎖，其餘的包括for update DML操作，都是驚人的TM錶行級排他鎖,TX的獨佔鎖。