Redis 事务

事务的基础概念

关于事务最常见的例子就是银行转账，A 账户给 B 账户转账一个亿 (T1)，买一块地盖房子。在这种交易的过程中，有几个问题值得思考：

如何同时保证上述交易中，A账户总金额减少一个亿，B账户总金额增加一个亿？ A
A账户如果同时在和C账户交易(T2)，如何让这两笔交易互不影响？ I
如果交易完成时数据库突然崩溃，如何保证交易数据成功保存在数据库中？ D
如何在支持大量交易的同时，保证数据的合法性(没有钱凭空产生或消失) ？ C

要保证交易正常可靠地进行，数据库就得解决上面的四个问题，这也就是事务诞生的背景，它能解决上面的四个问题，对应地，它拥有四大特性（ACID）。

（1）原子性（Atomicity）: 事务要么全部完成，要么全部取消。如果事务崩溃，状态回到事务之前（事务回滚）。

确保不管交易过程中发生了什么意外状况（服务器崩溃、网络中断等），不能出现A账户少了一个亿，但B账户没到帐，或者A账户没变，但B账户却凭空收到一个亿（数据不一致）。A和B账户的金额变动要么同时成功，要么同时失败(保持原状)。

（2）隔离性（Isolation）: 如果2个事务 T1 和 T2 同时运行，事务 T1 和 T2 最终的结果是相同的，不管 T1和T2谁先结束。

如果A在转账1亿给B（T1），同时C又在转账3亿给A（T2），不管T1和T2谁先执行完毕，最终结果必须是A账户增加2亿，而不是3亿，B增加1亿，C减少3亿。

（3）持久性（Durability）: 一旦事务提交，不管发生什么（崩溃或者出错），数据要保存在数据库中。确保如果 T1 刚刚提交，数据库就发生崩溃，T1执行的结果依然会保持在数据库中。

（4）一致性（Consistency）: 只有合法的数据（依照关系约束和函数约束）才能写入数据库。确保钱不会在系统内凭空产生或消失，依赖原子性和隔离性。

可以看出，原子性、隔离性、一致性的根本问题，是不同的事务同时对同一份数据(A账户)进行写操作(修改、删除、新增)，如果事务中都只是读数据的话，那么它们可以随意地同时进行，反正读到的数据都是一样的。

如果，几个互不知晓的事务在同时修改同一份数据，那么很容易出现后完成的事务覆盖了前面的事务的结果，导致不一致。事务在最终提交之前都有可能会回滚，撤销所有修改：

如果T1事务修改了A账户的数据，
这时T2事务读到了更新后的A账户数据，并进行下一步操作，
但此时T1事务却回滚了，撤销了对A账户的修改，
那么T2读取到的A账户数据就是非法的，这会导致数据不一致。这些问题都是事务需要避免的。

Redis 中的事务

Redis 中提供了以下三个命令来处理事务：

Shell

# 标记一个事务块的开始
# 事务块内的多条命令会按照先后顺序被放进一个队列当中，最后由 EXEC 命令原子性(atomic)地执行
MULTI

# 执行所有事务块内的命令。
EXEC

# 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
DISCARD

# 标记一个事务块的开始
# 事务块内的多条命令会按照先后顺序被放进一个队列当中，最后由 EXEC 命令原子性(atomic)地执行
MULTI

# 执行所有事务块内的命令。
EXEC

# 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
DISCARD

示例：

Shell

SET Jack 10

SET Rose 20

# Jack 给 Rose 转账 5 块钱

# 开启事务
MULTI

DECRBY Jack 5

INCRBY ROSE 5

EXEC

SET Jack 10

SET Rose 20

# Jack 给 Rose 转账 5 块钱

# 开启事务
MULTI

DECRBY Jack 5

INCRBY ROSE 5

EXEC

上面的代码演示了事务的使用方式。

（1）开始事务：首先使用 MULTI 命令告诉 Redis：“下面我发给你的命令属于同一事务，你先不要执行，而是把它们暂时存起来”。Redis 回答：“OK”

（2）命令入队：而后我们发送了两个命令来实现相关操作，可以看到 Redis 遵守了承诺，没有执行这些命令，而是返回 QUEUED 表示这两条命令已经进入等待执行的事务队列中了

（3）执行事务：当把所有要在同一事务中执行的命令都发给 Redis 后，我们使用 EXEC 命令告诉 Redis 将等待执行的事务队列中的所有命令按照发送的顺序依次执行。EXEC 命令的返回值就是这些命令的返回值组成的列表，返回值顺序和命令的顺序相同。

（4）如果想要取消事务，则执行 DISCARD 命令。

Redis 保证了一个事务中的所有命令要么都执行，要么都不执行。如果在发送 EXEC 命令前客户端掉线了，则 Redis 会清空事务队列，事务中的所有命令都不会执行。而一旦客户端发送了 EXEC 命令，所有的命令就都会被执行，即使此后客户端断线也没关系，因为 Redis 中已经记录了所有要执行的命令。

除此之外，Redis 的事务还能保证一个事务内的命令依次执行而不被其它命令插入。试想客户端 A 需要执行几条命令，同时客户端 B 发送了一条命令，如果不适用事务，则客户端 B 的命令可能会插入到客户端 A 的几条命令中执行。如果不希望发送这种情况，也可以使用事务。

事务中的错误处理

如果一个事务中的某个命令执行出错，Redis 会怎么处理呢？要回答这个问题，首先需要知道什么原因导致命令执行出错。

（1）语法错误。语法错误指命令不存在或命令参数的个数不对。比如：

Shell

MULTI

# 正确的命令
SET key value

# 错误的命令
SET key

ERRORCOMMAND key

EXEC

MULTI

# 正确的命令
SET key value

# 错误的命令
SET key

ERRORCOMMAND key

EXEC

跟在 MULTI 命令后执行了 3 个命令：

一个正确的命令，成功的加入了事务队列
其余两个命令都有语法错误而只要有一个命令有语法错误，执行 EXEC 命令后 Redis 就会直接返回错误，连语法正确的命令也不会执行。

（2）运行错误。运行错误指在命令执行时出现的错误，比如使用散列类型的命令操作集合类型的键，这种错误在实际执行之前 Redis 是无法发现的，所以在事务里这样的命令是会被 Redis 接受并执行的。如果事务里的一条命令出现了运行错误，事务里其它的命令依然会继续执行，例如：

Shell

MULTI

SET key 1

SADD key 2

SET key 3

EXEC

MULTI

SET key 1

SADD key 2

SET key 3

EXEC

可见虽然 SADD key 2 出现了错误，但是 SET key 3 依然执行了。 Redis 事务没有关系数据库事务提供的回滚（rollback）功能。为此开发者必须在事务执行出错后自己收拾剩下的摊子（将数据库复原回事务执行前的状态等）。

不过由于 Redis 不支持回滚功能，也使得 Redis 在事务上可以保持简洁和快速。此外回顾刚才提到的会导致事务执行失败的两种错误，其中语法错误完全可以在开发时找出并解决，另外如果能够很好的规划数据库的使用，是不会出现如命令与数据类型不匹配这样的运行时错误的。

事务中的 WATCH 命令

关于 WATCH 命令，我们来一个生活中的例子比较好理解。

假设我的银行卡有 100 元，此时我去商店买东西：

Shell

# 开启事务
MULTI

# 假设里面有 100 元
SET balance 100

# 拿了瓶水
SET balance 3

# 拿了包烟
SET balance 20

# 开启事务
MULTI

# 假设里面有 100 元
SET balance 100

# 拿了瓶水
SET balance 3

# 拿了包烟
SET balance 20

我的银行卡除了我自己消费使用，还绑定了我媳妇儿的支付宝，如果我在消费的时候，她也消费了会怎么样？

Shell

# 开启事务
MULTI

# 买了 10 斤苹果
SET balance 100

EXEC

# 开启事务
MULTI

# 买了 10 斤苹果
SET balance 100

EXEC

这时候我媳妇在超市直接刷了 100，此时余额不足的我还在挑口香糖...

针对于上面的场景，我们可以使用 Redis 事务中提供的 WATCH 功能来解决这个问题。

WATCH 定义：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。

WATCH 相关命令如下：

Shell

# 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。
WATCH key [key ...]

# 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
# 如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。
UNWATCH

# 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。
WATCH key [key ...]

# 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
# 如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。
UNWATCH

使用示例：

Shell

SET balance 100

WATCH balance

DECRBY balance 30

MULTI

DECRBY balance 10

EXEC

GET balance # 70

SET balance 100

WATCH balance

DECRBY balance 30

MULTI

DECRBY balance 10

EXEC

GET balance # 70

如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令被执行了的话，那么会自动取消 WATCH。

如果需要手动停止 WATCH 则可以可以使用 UNWATCH 命令，UNWATCH 命令会取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。

参考链接

https://zhuanlan.zhihu.com/p/43493165 https://xie.infoq.cn/article/84baa7fa9c2c3d3698a601def

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Redis 中的事务 #

事务中的错误处理 #

事务中的 WATCH 命令 #

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事务中的错误处理

事务中的 WATCH 命令

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