07、Redis进阶：Redis事务详解

### Redis事务

**概念**

Redis事务是一个单独的隔离操作：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。

Redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队。

**命令**

MULTI 、 EXEC 、 DISCARD 和 WATCH 是 Redis 事务相关的命令。事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下两个重要的保证：

- 事务是一个单独的隔离操作：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。
- 事务是一个原子操作：事务中的命令要么全部被执行，要么全部都不执行。

EXEC 命令负责触发并执行事务中的所有命令：

- 如果客户端在使用 MULTI 开启了一个事务之后，却因为断线而没有成功执行 EXEC ，那么事务中的所有命令都不会被执行。
- 另一方面，如果客户端成功在开启事务之后执行 EXEC ，那么事务中的所有命令都会被执行。

**MULTI**

MULTI 命令用于开启一个事务，它总是返回 OK 。 MULTI 执行之后， 客户端可以继续向服务器发送任意多条命令， 这些命令不会立即被执行， 而是被放到一个队列中， 当 EXEC命令被调用时， 所有队列中的命令才会被执行。

当客户端处于事务状态时， 所有传入的命令都会返回一个内容为 QUEUED 的状态回复（status reply）， 这些被入队的命令将在 EXEC 命令被调用时执行。

```c
# 使用multi添加多个命令
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set k1 v1 
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set ke v2
QUEUED

```

**EXEC**

EXEC 命令的回复是一个数组， 数组中的每个元素都是执行事务中的命令所产生的回复。 其中， 回复元素的先后顺序和命令发送的先后顺序一致。
```c
# 执行命令，并返回各个执行结果
127.0.0.1:6379(TX)> exec 
1) OK
2) OK
```

**DISCARD**

Discard 命令用于取消事务，放弃执行事务块内的所有命令,并且将连接状态恢复到正常。
```c
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> discard 
OK
127.0.0.1:6379>

```
### 事务中的错误

使用事务时可能会遇上以下两种错误：

- 事务在执行 EXEC 之前，入队的命令可能会出错。比如说，命令可能会产生语法错误（参数数量错误，参数名错误，等等），或者其他更严重的错误，比如内存不足（如果服务器使用 maxmemory 设置了最大内存限制的话）。
- 命令可能在 EXEC 调用之后失败。举个例子，事务中的命令可能处理了错误类型的键，比如将列表命令用在了字符串键上面，诸如此类。

对于发生在 EXEC 执行之前的错误，客户端以前的做法是检查命令入队所得的返回值：如果命令入队时返回 QUEUED ，那么入队成功；否则，就是入队失败。如果有命令在入队时失败，那么大部分客户端都会停止并取消这个事务。

不过，从 Redis 2.6.5 开始，服务器会对命令入队失败的情况进行记录，并在客户端调用 EXEC 命令时，拒绝执行并自动放弃这个事务。

在Redis 2.6.5 以前， Redis 只执行事务中那些入队成功的命令，而忽略那些入队失败的命令。 而新的处理方式则使得在流水线（pipeline）中包含事务变得简单，因为发送事务和读取事务的回复都只需要和服务器进行一次通讯。

至于那些在 EXEC 命令执行之后所产生的错误， 并没有对它们进行特别处理： 即使事务中有某个/某些命令在执行时产生了错误， 事务中的其他命令仍然会继续执行。

```c
# 测试组队阶段报错，提交失败
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set k2 v2 
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set k3
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
# 测试exec某个命令失败，只有报错的命令不会被执行，而其他的命令都会执行，不会回滚。
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set k1 v1 
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr k1 
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec 
1) OK
2) (error) ERR value is not an integer or out of range
127.0.0.1:6379> get k1
"v1"
```

### 为什么 Redis 不支持回滚（roll back）

如果你有使用关系式数据库的经验， 那么 “Redis 在事务失败时不进行回滚，而是继续执行余下的命令”这种做法可能会让你觉得有点奇怪。

以下是这种做法的优点：

- Redis 命令只会因为错误的语法而失败（并且这些问题不能在入队时发现），或是命令用在了错误类型的键上面：这也就是说，从实用性的角度来说，失败的命令是由编程错误造成的，而这些错误应该在开发的过程中被发现，而不应该出现在生产环境中。
- 因为不需要对回滚进行支持，所以 Redis 的内部可以保持简单且快速。

有种观点认为 Redis 处理事务的做法会产生 bug ， 然而需要注意的是， 在通常情况下， 回滚并不能解决编程错误带来的问题。 举个例子， 如果你本来想通过 INCR 命令将键的值加上 1 ， 却不小心加上了 2 ， 又或者对错误类型的键执行了 INCR ， 回滚是没有办法处理这些情况的。

### Redis 事务特性

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### 原子性

redis事务在执行的中途遇到错误，不会回滚所有的命令，而是继续执行后续命令；（违反原子性）

### 持久性

事务不过是用队列包裹起了一组 Redis 命令，并没有提供任何额外的持久性功能，所以事务的持久性由 Redis 所使用的持久化模式决定：

- 在单纯的内存模式下，事务肯定是不持久的。
- 在 RDB 模式下，服务器可能在事务执行之后、RDB 文件更新之前的这段时间失败，所以 RDB 模式下的 Redis 事务也是不持久的。
- 在 AOF 的“总是 SYNC ”模式下，事务的每条命令在执行成功之后，都会立即调用 fsync 或 fdatasync 将事务数据写入到 AOF 文件。但是，这种保存是由后台线程进行的，主线程不会阻塞直到保存成功，所以从命令执行成功到数据保存到硬盘之间，还是有一段非常小的间隔，所以这种模式下的事务也是不持久的。
- 其他 AOF 模式也和“总是 SYNC ”模式类似，所以它们都是不持久的。

### 隔离性和一致性

redis事务在执行的过程中，不会处理其它命令，而是等所有命令都执行完后，再处理其它命令（满足隔离性）

redis事务在执行过程中发生错误或进程被终结，都能保证数据的一致性；

### Redis中的乐观锁

**乐观锁(Optimistic Lock)**

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。Redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的。

**WATCH命令**

`WATCH key [key …]`：标记所有指定的key 被监视起来，在事务中有条件的执行（乐观锁）。
`UNWATCH` ：刷新一个事务中已被监视的所有key。如果执行EXEC 或者DISCARD， 则不需要手动执行UNWATCH 。总是返回OK。

WATCH 命令可以为 Redis 事务提供 check-and-set （CAS）行为。

被WATCH 的键会被监视，并会发觉这些键是否被改动过了。 如果有至少一个被监视的键在 EXEC 执行之前被修改了， 那么整个事务都会被取消， EXEC 返回nil-reply来表示事务已经失败。

```c
# 添加事务，并监测K1，对K1进行两次+操作
127.0.0.1:6379> set k1 10
OK
127.0.0.1:6379> watch k1 
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> incr k1 
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr k1
QUEUED
# 开启另外一个客户端，对k1+1, 变为11
127.0.0.1:6379> incr k1 
(integer) 11
# 在事务客户端，执行事务，发现，执行返回为nil,k1的值为11，说明事务执行失败，实现了乐观锁
127.0.0.1:6379(TX)> exec 
(nil)
127.0.0.1:6379> get k1 
"11"

```

### Redis 脚本和事务

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从定义上来说， Redis 中的脚本本身就是一种事务， 所以任何在事务里可以完成的事， 在脚本里面也能完成。 并且一般来说， 使用脚本要来得更简单，并且速度更快。

因为脚本功能是 Redis 2.6 才引入的， 而事务功能则更早之前就存在了， 所以 Redis 才会同时存在两种处理事务的方法。

不过我们并不打算在短时间内就移除事务功能， 因为事务提供了一种即使不使用脚本， 也可以避免竞争条件的方法， 而且事务本身的实现并不复杂。

不过在不远的将来， 可能所有用户都会只使用脚本来实现事务也说不定。 如果真的发生这种情况的话， 那么我们将废弃并最终移除事务功能。