14.Redis的事务

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Redis的事务

1. 什么是Redis事务

可以一次执行多个命令，本质是一组命令的集合。一个事务中的所有命令都会序列化，按顺序地串行化执行而不会被其它命令插入，不许加塞。

官网解释：https://redis.io/topics/transactions

MULTI，EXEC，DISCARD和WATCH是Redis中事务的基础。它们允许一步执行一组命令，并具有两个重要保证：

事务中的所有命令都被序列化并顺序执行。在Redis事务的执行过程中，永远不会发生另一个客户端发出的请求。这样可以确保将命令作为单个隔离操作执行。

所有命令都将被处理，或者不处理任何命令，因此Redis事务也是原子的。在EXEC命令触发事务中的所有命令的执行，因此，如果客户失去了在事务的上下文中的服务器的连接调用之前EXEC操作的命令没有被执行，而不是如果EXEC命令被调用时，所有操作均已执行。使用 仅附加文件时Redis确保使用单个write（2）syscall将事务写入磁盘。但是，如果Redis服务器崩溃或被系统管理员以某种困难的方式杀死，则可能仅注册了部分操作。Redis将在重新启动时检测到这种情况，并且将退出并显示错误。使用该redis-check-aof工具可以修复仅附加文件，该文件将删除部分事务，以便服务器可以重新启动。

从2.2版开始，Redis以乐观锁定的形式对上述两个方面提供额外保证，其方式与检查和设置（CAS）操作非常相似。这将在此页面的稍后部分进行记录。

2. 能为我们做什么

一个队列中，一次性、顺序性、排它性的执行一系列命令。

3. 怎么使用呢？

3.1 常用命令

下表列出了redis事务的相关命令:

序号 命令 描述
1 DISCARD 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
2 EXEC 执行所有事务块内的命令。
3 MULTI 标记一个事务块的开始。
4 UNWATCH 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
5 WATCH key [key …] 监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

3.2 情况1：正常执行

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127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set name xiaoming
QUEUED
127.0.0.1:6379> set age 20
QUEUED
127.0.0.1:6379> set address city
QUEUED
127.0.0.1:6379> set email xiaoming@qq.com
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
3) OK
4) OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "address"
2) "name"
3) "email"
4) "age"
127.0.0.1:6379> mget name age address email
1) "xiaoming"
2) "20"
3) "city"
4) "xiaoming@qq.com"
127.0.0.1:6379>

3.3，情况2：放弃事务

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127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> INCR age
QUEUED
127.0.0.1:6379> set address "city location"
QUEUED
127.0.0.1:6379> DISCARD
OK
127.0.0.1:6379> mget name age address email
1) "xiaoming"
2) "20"
3) "city"
4) "xiaoming@qq.com"
127.0.0.1:6379>

3.4， 情况3：全体连坐

当发生语法错误时，全部回滚。

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127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> INCR age
QUEUED
127.0.0.1:6379> set address "city location"
QUEUED
127.0.0.1:6379> mget name age address email
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
127.0.0.1:6379> set score
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
127.0.0.1:6379> set email xiaoming123@qq.com
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> keys *
1) "address"
2) "name"
3) "email"
4) "age"
127.0.0.1:6379> mget name age address email
1) "xiaoming"
2) "20"
3) "city"
4) "xiaoming@qq.com"
127.0.0.1:6379>

3.5，情况4：冤头债主

如果错误不是语法错误，则有错误的不执行，其他的正常执行。

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127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> INCR age
QUEUED
127.0.0.1:6379> set address "city location"
QUEUED
127.0.0.1:6379> mget name age address email
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCR email
QUEUED
127.0.0.1:6379> set score 100
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) (integer) 21
2) OK
3) 1) "xiaoming"
   2) "21"
   3) "city location"
   4) "xiaoming@qq.com"
4) "xiaoming"
5) (error) ERR value is not an integer or out of range
6) OK
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"
2) "email"
3) "score"
4) "address"
5) "age"
127.0.0.1:6379> mget name age address email score
1) "xiaoming"
2) "21"
3) "city location"
4) "xiaoming@qq.com"
5) "100"
127.0.0.1:6379>

3.6，情况5：watch监控

3.6.1，悲观锁/乐观锁

(1) 悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁，例如: select * from sys_user for update

(2) 乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。

乐观锁策略:提交版本必须大于记录当前版本才能执行更新

3.6.2，初始化信用卡可用余额和欠额

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127.0.0.1:6379> SET balance 100
OK
127.0.0.1:6379> SET debt 0
OK
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> DECRBY balance 20
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCRBY debt 20
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) (integer) 80
2) (integer) 20
127.0.0.1:6379> mget balance debt
1) "80"
2) "20"
127.0.0.1:6379>

3.6.2，无加塞篡改

先监控再开启multi， 保证两笔金额变动在同一个事务内

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127.0.0.1:6379> watch balance
OK
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> DECRBY balance 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCRBY debt 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) (integer) 70
2) (integer) 30
127.0.0.1:6379> mget balance debt
1) "70"
2) "30"
127.0.0.1:6379>

3.6.2，有加塞篡改

监控了key，如果key被修改了，后面一个事务的执行失效

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127.0.0.1:6379> mget balance debt
1) "70"
2) "30"
127.0.0.1:6379> watch debt
OK
127.0.0.1:6379> set debt 50
OK
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> DECRBY balance 30
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCRBY debt 30
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
(nil)
127.0.0.1:6379> mget balance debt
1) "70"
2) "50"
127.0.0.1:6379>

3.6.3，unwatch

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127.0.0.1:6379> WATCH balance
OK
127.0.0.1:6379> set balance 300
OK
127.0.0.1:6379> UNWATCH
OK
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set balance 100
QUEUED
127.0.0.1:6379> set debt 0
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
127.0.0.1:6379> mget balance debt
1) "100"
2) "0"
127.0.0.1:6379>

一旦执行了exec之前加的监控锁都会被取消掉了

3.6.4，小结

Watch指令，类似乐观锁，事务提交时，如果Key的值已被别的客户端改变，比如某个list已被别的客户端push/pop过了，整个事务队列都不会被执行。

通过WATCH命令在事务执行之前监控了多个Keys，倘若在WATCH之后有任何Key的值发生了变化，EXEC命令执行的事务都将被放弃，同时返回Nullmulti-bulk应答以通知调用者事务执行失败。

4. 3阶段

  1. 开启：以MULTI开始一个事务
  2. 入队：将多个命令入队到事务中，接到这些命令并不会立即执行，而是放到等待执行的事务队列里面
  3. 执行：由EXEC命令触发事务

5. 3特性

  1. 单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
  2. 没有隔离级别的概念：队列中的命令没有提交之前都不会实际的被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行，也就不存在“事务内的查要看到事务里的更新，在事务外查询不能看到”这个让人万分头痛的问题。
  3. 不保证原子性：redis同一个事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚。