面试题：PostgreSQL Zheap引擎中常见的锁类型及其应用场景

Question

请简述PostgreSQL Zheap引擎中常见的锁类型，如行级锁、表级锁等，并说明它们各自适用于哪些并发操作场景，以及对并发性能的影响。

Answer 1

行级锁

1. 类型：
   • 共享锁（Share Lock，简称S锁）：允许多个事务同时读取同一行数据，但阻止其他事务对该行数据获取排他锁。例如，多个事务可以同时查询某一行数据，以实现并发读操作。
   • 排他锁（Exclusive Lock，简称X锁）：只有获取排他锁的事务可以对该行数据进行读写操作，其他事务无法获取该行的任何锁（共享锁或排他锁）。常用于对数据进行修改操作时，防止其他事务干扰。
2. 适用场景：
   • 共享锁：适用于读多写少的场景，如多个用户同时查询数据库中的某一行数据。例如在电商系统中，多个用户同时查看某一商品的详情页，都可以获取该行商品信息的共享锁，从而实现并发读取。
   • 排他锁：适用于写操作，当需要对某一行数据进行修改（如更新商品库存）时，获取排他锁以保证数据修改的原子性和一致性，避免其他事务同时修改同一行数据导致数据不一致。
3. 对并发性能的影响：
   • 共享锁：如果读操作频繁，共享锁可以在一定程度上提高并发性能，因为多个事务可以同时持有共享锁进行读操作。但如果写操作也频繁，共享锁会与排他锁产生竞争，可能导致写操作等待，降低系统整体性能。
   • 排他锁：排他锁保证了数据修改的一致性，但由于其独占性，在高并发写操作场景下，会导致其他事务长时间等待，降低并发性能。例如在高并发的秒杀场景中，如果使用排他锁更新商品库存，可能会因为锁竞争严重而导致大量请求超时。

表级锁

1. 类型：
   • 意向锁（Intention Lock）：用于表明事务对表中某些行有获取锁的意向。意向锁分为意向共享锁（Intention Share Lock，简称IS锁）和意向排他锁（Intention Exclusive Lock，简称IX锁）。IS锁表示事务打算在表中的某些行获取共享锁，IX锁表示事务打算在表中的某些行获取排他锁。
   • 表共享锁（Table Share Lock，简称TS锁）：允许其他事务对表进行读操作，但阻止其他事务获取表排他锁。例如，多个事务可以同时对表进行查询操作。
   • 表排他锁（Table Exclusive Lock，简称TX锁）：阻止其他事务对表进行任何操作（读或写），只有获取表排他锁的事务可以对表进行读写。常用于对表结构进行修改等操作。
2. 适用场景：
   • 意向锁：主要用于协调行级锁和表级锁，避免死锁。例如，当一个事务要在表的某些行获取排他锁时，首先获取表的IX锁，这样其他事务如果想获取表级锁（如TS锁或TX锁），就可以根据意向锁判断是否有冲突。
   • 表共享锁：适用于读多写少的场景，并且读操作涉及到对整个表的扫描，例如对表进行统计分析时，获取表共享锁可以保证在统计过程中表结构不被修改，同时允许其他事务进行读操作。
   • 表排他锁：适用于对表结构进行修改（如添加列、删除表等）或对整个表数据进行大规模修改的场景，确保操作过程中表的一致性，防止其他事务干扰。
3. 对并发性能的影响：
   • 意向锁：意向锁本身对并发性能影响较小，它主要是一种协调机制。合理使用意向锁可以避免死锁，从而间接提高系统的稳定性和并发性能。
   • 表共享锁：在读多写少的场景下，表共享锁可以允许并发读操作，提高了并发读性能。但如果写操作频繁，表共享锁会与表排他锁产生竞争，可能导致写操作等待，影响整体性能。
   • 表排他锁：由于表排他锁会阻止其他事务对表的任何操作，在持有表排他锁期间，系统并发性能会急剧下降，因为其他事务都要等待锁的释放。所以在使用表排他锁时，应尽量缩短持有锁的时间，减少对并发性能的影响。