Redis : redis事务
Redis的事務(wù)功能詳解
MULTI、EXEC、DISCARD和WATCH命令是Redis事務(wù)功能的基礎(chǔ)。
Redis事務(wù)允許在一次單獨(dú)的步驟中執(zhí)行一組命令，并且可以保證如下兩個(gè)重要事項(xiàng)：
>Redis會(huì)將一個(gè)事務(wù)中的所有命令序列化，然后按順序執(zhí)行。Redis不可能在一個(gè)Redis事務(wù)的執(zhí)行過(guò)程中插入執(zhí)行另一個(gè)客戶端發(fā)出的請(qǐng)求。這樣便能保證Redis將這些命令作為一個(gè)單獨(dú)的隔離操作執(zhí)行。 > 在一個(gè)Redis事務(wù)中，Redis要么執(zhí)行其中的所有命令，要么什么都不執(zhí)行。因此，Redis事務(wù)能夠保證原子性。
EXEC命令會(huì)觸發(fā)執(zhí)行事務(wù)中的所有命令。因此，當(dāng)某個(gè)客戶端正在執(zhí)行一次事務(wù)時(shí)，如果它在調(diào)用EXEC命令之前就從Redis服務(wù)端斷開(kāi)連接，那么就不會(huì)執(zhí)行事務(wù)中的任何操作；相反，如果它在調(diào)用EXEC命令之后才從Redis服務(wù)端斷開(kāi)連接，那么就會(huì)執(zhí)行事務(wù)中的所有操作。（有出錯(cuò)也不會(huì)停止了，后面解釋）
當(dāng)Redis使用只增文件（AOF：Append-only File）時(shí)，Redis能夠確保使用一個(gè)單獨(dú)的write(2)系統(tǒng)調(diào)用，這樣便能將事務(wù)寫(xiě)入磁盤(pán)。然而，如果Redis服務(wù)器宕機(jī)，或者系統(tǒng)管理員以某種方式停止Redis服務(wù)進(jìn)程的運(yùn)行，那么Redis很有可能只執(zhí)行了事務(wù)中的一部分操作。Redis將會(huì)在重新啟動(dòng)時(shí)檢查上述狀態(tài)，然后退出運(yùn)行，并且輸出報(bào)錯(cuò)信息。使用redis-check-aof工具可以修復(fù)上述的只增文件，這個(gè)工具將會(huì)從上述文件中刪除執(zhí)行不完全的事務(wù)，這樣Redis服務(wù)器才能再次啟動(dòng)。
從2.2版本開(kāi)始，除了上述兩項(xiàng)保證之外，Redis還能夠以樂(lè)觀鎖的形式提供更多的保證，這種形式非常類(lèi)似于“檢查再設(shè)置”（CAS：Check And Set）操作。本文稍后會(huì)對(duì)Redis的樂(lè)觀鎖進(jìn)行描述。
一、相關(guān)命令
1. MULTI
該命令用來(lái)開(kāi)啟事務(wù)，它總是返回ok結(jié)果，當(dāng)其執(zhí)行之后，客戶端可以繼續(xù)發(fā)送任意條數(shù)量的指令，這些指令不會(huì)立即被執(zhí)行，而是被放到了隊(duì)列中，直到EXEC被調(diào)用之后，所有命令才會(huì)被序列化執(zhí)行。
2. EXEC
在一個(gè)事務(wù)中執(zhí)行所有先前放入隊(duì)列的命令，然后恢復(fù)正常的連接狀態(tài)。
當(dāng)使用WATCH命令時(shí)，只有當(dāng)受監(jiān)控的鍵沒(méi)有被修改時(shí)，EXEC命令才會(huì)執(zhí)行事務(wù)中的命令，這種方式利用了檢查再設(shè)置（CAS）的機(jī)制。
這個(gè)命令的運(yùn)行格式如下所示：
EXEC
這個(gè)命令的返回值是一個(gè)數(shù)組，其中的每個(gè)元素分別是原子化事務(wù)中的每個(gè)命令的返回值。當(dāng)使用WATCH命令時(shí)，如果事務(wù)執(zhí)行中止，那么EXEC命令就會(huì)返回一個(gè)Null值。
MULTI開(kāi)啟之后，因?yàn)槟承┰驔](méi)有成功執(zhí)行EXEC，那么事務(wù)中所有的命令都不會(huì)被執(zhí)行的。
?
3. DISCARD
清除所有先前在一個(gè)事務(wù)中放入隊(duì)列的命令，然后恢復(fù)正常的連接狀態(tài)。
如果使用了WATCH命令，那么DISCARD命令就會(huì)將當(dāng)前連接監(jiān)控的所有鍵取消監(jiān)控。
這個(gè)命令的運(yùn)行格式如下所示：
DISCARD
這個(gè)命令的返回值是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，總是OK。
4. WATCH
當(dāng)某個(gè)事務(wù)需要按條件執(zhí)行時(shí)，就要使用這個(gè)命令將給定的鍵設(shè)置為受監(jiān)控的。
這個(gè)命令的運(yùn)行格式如下所示：
WATCH key [key ...]
這個(gè)命令的返回值是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，總是OK。
對(duì)于每個(gè)鍵來(lái)說(shuō)，時(shí)間復(fù)雜度總是O(1)。
?
NOTE:
A、WATCH使得EXEC命令需要有條件的執(zhí)行，也就是事務(wù)只能在所有被監(jiān)視的鍵沒(méi)有被修改的前提下才能執(zhí)行。另外，在EXEC被執(zhí)行之后，所有的WATCH都會(huì)被取消。
?
5. UNWATCH
清除所有先前為一個(gè)事務(wù)監(jiān)控的鍵。
如果你調(diào)用了EXEC或DISCARD命令，那么就不需要手動(dòng)調(diào)用UNWATCH命令。
這個(gè)命令的運(yùn)行格式如下所示：
UNWATCH
這個(gè)命令的返回值是一個(gè)簡(jiǎn)單的字符串，總是OK。
時(shí)間復(fù)雜度總是O(1)。
二、使用方法及事務(wù)內(nèi)部的錯(cuò)誤示范
使用MULTI命令便可以進(jìn)入一個(gè)Redis事務(wù)。這個(gè)命令的返回值總是OK。此時(shí)，用戶可以發(fā)出多個(gè)Redis命令。Redis會(huì)將這些命令放入隊(duì)列，而不是執(zhí)行這些命令。一旦調(diào)用EXEC命令，那么Redis就會(huì)執(zhí)行事務(wù)中的所有命令。
Redis原生使用(Redis-cli)：
127.0.0.1:6379> multi?? ??// 事務(wù)開(kāi)始的動(dòng)作標(biāo)志下面即為入隊(duì)
OK
127.0.0.1:6379> set book-name "Thinking in Java"
QUEUED
127.0.0.1:6379> get book-name
QUEUED
127.0.0.1:6379> sadd tag "java""Programming""Thinking"
QUEUED
127.0.0.1:6379> smembers tag
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec?? ??// 執(zhí)行事務(wù)
1) OK
2) "Thinking in Java"
3) (integer) 3
4) 1) "Thinking"
?? 2) "Programming"
?? 3) "java"
127.0.0.1:6379> discard? // 事務(wù)已執(zhí)行完畢 已經(jīng)自動(dòng)取消
(error) ERR DISCARD without MULTI
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set book-name "Patterns in Java"
QUEUED
127.0.0.1:6379> get book-name
QUEUED
127.0.0.1:6379> sadd tag "Java""Thinking""Programming"
QUEUED
127.0.0.1:6379> smembers tag
QUEUED
127.0.0.1:6379> discard? // 事務(wù)未執(zhí)行 可以刷新隊(duì)列指令狀態(tài) 取消執(zhí)行
OK
127.0.0.1:6379> exec? ???// 事務(wù)已經(jīng)被取消不能再執(zhí)行
(error) ERR EXEC without MULTI
四、為什么Redis不支持回滾？
如果你具備關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的知識(shí)背景，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)事實(shí)：在事務(wù)運(yùn)行期間，雖然Redis命令可能會(huì)執(zhí)行失敗，但是Redis仍然會(huì)執(zhí)行事務(wù)中余下的其他命令，而不會(huì)執(zhí)行回滾操作，你可能會(huì)覺(jué)得這種行為很奇怪。
然而，這種行為也有其合理之處：
只有當(dāng)被調(diào)用的Redis命令有語(yǔ)法錯(cuò)誤時(shí)，這條命令才會(huì)執(zhí)行失敗（在將這個(gè)命令放入事務(wù)隊(duì)列期間，Redis能夠發(fā)現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題），或者對(duì)某個(gè)鍵執(zhí)行不符合其數(shù)據(jù)類(lèi)型的操作：實(shí)際上，這就意味著只有程序錯(cuò)誤才會(huì)導(dǎo)致Redis命令執(zhí)行失敗，這種錯(cuò)誤很有可能在程序開(kāi)發(fā)期間發(fā)現(xiàn)，一般很少在生產(chǎn)環(huán)境發(fā)現(xiàn)。?（語(yǔ)法錯(cuò)誤的意思吧）
?????? Redis已經(jīng)在系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行功能簡(jiǎn)化，這樣可以確保更快的運(yùn)行速度，因?yàn)?/span>Redis不需要事務(wù)回滾的能力。
對(duì)于Redis事務(wù)的這種行為，有一個(gè)普遍的反對(duì)觀點(diǎn)，那就是程序有可能會(huì)有缺陷（bug）。但是，你應(yīng)當(dāng)注意到：事務(wù)回滾并不能解決任何程序錯(cuò)誤。例如，如果某個(gè)查詢會(huì)將一個(gè)鍵的值遞增2，而不是1，或者遞增錯(cuò)誤的鍵，那么事務(wù)回滾機(jī)制是沒(méi)有辦法解決這些程序問(wèn)題的。請(qǐng)注意，沒(méi)有人能解決程序員自己的錯(cuò)誤，這種錯(cuò)誤可能會(huì)導(dǎo)致Redis命令執(zhí)行失敗。正因?yàn)檫@些程序錯(cuò)誤不大可能會(huì)進(jìn)入生產(chǎn)環(huán)境，所以我們?cè)陂_(kāi)發(fā)Redis時(shí)選用更加簡(jiǎn)單和快速的方法，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤回滾的功能。
?
鑒于沒(méi)有任何機(jī)制能避免程序員自己造成的錯(cuò)誤，并且這類(lèi)錯(cuò)誤通常不會(huì)在生產(chǎn)環(huán)境中出現(xiàn)，所以 Redis 選擇了更簡(jiǎn)單、更快速的無(wú)回滾方式來(lái)處理事務(wù)。
五、丟棄命令隊(duì)列
DISCARD命令可以用來(lái)中止事務(wù)運(yùn)行。在這種情況下，不會(huì)執(zhí)行事務(wù)中的任何命令，并且會(huì)將Redis連接恢復(fù)為正常狀態(tài)。示例如下所示：
?
六、通過(guò)CAS操作實(shí)現(xiàn)樂(lè)觀鎖
1、樂(lè)觀鎖實(shí)現(xiàn)
舉個(gè)例子，假設(shè)我們需要原子性為某個(gè)鍵加1操作（假設(shè)INCR不存在），那么應(yīng)該是這樣的執(zhí)行語(yǔ)句：
SET mykey 1
val = GET mykey
val = val + 1
SET mykey ${val}
?
單個(gè)客戶端訪問(wèn)操作沒(méi)有任何問(wèn)題，如果是多個(gè)客戶端同時(shí)訪問(wèn)mykey，就會(huì)產(chǎn)生資源共享訪問(wèn)問(wèn)題，比如：現(xiàn)在有個(gè)兩個(gè)客戶端訪問(wèn)同一個(gè)鍵mykey，那么mykey的可能是2，但是我們期望的值應(yīng)該是3才對(duì)，這個(gè)類(lèi)似于高并發(fā)下的sync鎖機(jī)制，所以我們需要使用WATCH來(lái)監(jiān)控被共享的鍵mykey，如下：
WATCH mykey（可監(jiān)控多個(gè)鍵）
val = GET mykey
val = val + 1
MULTI
SET mykey ${val}
EXEC
?
NOTE：
雖然大多情況下，多個(gè)客戶端訪問(wèn)操作同一個(gè)鍵的情況很少或沒(méi)有，但是不能排除這個(gè)特殊情況，所以建議在有可能產(chǎn)生鍵共享的指令中使用WATCH（有點(diǎn)類(lèi)似JAVA中的synchronzied）在EXEC執(zhí)行前對(duì)其監(jiān)管。
?
2、Redis不支持回滾(Roll Back)
Redis的事務(wù)不支持回滾，這點(diǎn)不同于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)，所以它的內(nèi)部保持了簡(jiǎn)單且快速的特點(diǎn)。另外，Redis不支持回滾是這樣考慮的：Redis事務(wù)中命令之所以會(huì)失敗，是由于錯(cuò)誤的編程所造成，通過(guò)事務(wù)回滾是不能回避這個(gè)根本問(wèn)題。
?
NOTE：
Redis事務(wù)中命令執(zhí)行失敗，仍會(huì)繼續(xù)執(zhí)行后面的執(zhí)行，在沒(méi)有特殊干預(yù)前提下，直到執(zhí)行完隊(duì)列中所有指令為止。
?
3、使用事務(wù)可能遇到的問(wèn)題
A、事務(wù)在執(zhí)行?EXEC?之前，入隊(duì)的命令可能會(huì)出錯(cuò)，舉個(gè)例子：命令可能會(huì)產(chǎn)生語(yǔ)法錯(cuò)誤（參數(shù)數(shù)量錯(cuò)誤，參數(shù)名錯(cuò)誤等），或者其他更嚴(yán)重的錯(cuò)誤，比如內(nèi)存不足（如果服務(wù)器使用maxmemory 設(shè)置了最大內(nèi)存限制的話）。
?
B、事務(wù)在執(zhí)行?EXEC?之前，舉個(gè)例子：事務(wù)中的命令可能處理了錯(cuò)誤類(lèi)型的鍵，比如將列表命令用在了字符串鍵上面等。
?
對(duì)于發(fā)生在?EXEC?執(zhí)行之前的錯(cuò)誤，客戶端以前的做法是檢查命令入隊(duì)所得的返回值：如果命令入隊(duì)時(shí)返回QUEUED ，那么入隊(duì)成功；否則，就是入隊(duì)失敗。如果有命令在入隊(duì)時(shí)失敗，那么大部分客戶端都會(huì)停止并取消這個(gè)事務(wù)。?
從 Redis 2.6.5 開(kāi)始，服務(wù)器會(huì)對(duì)命令入隊(duì)失敗的情況進(jìn)行記錄，并在客戶端調(diào)用?EXEC?命令時(shí)，拒絕執(zhí)行并自動(dòng)放棄這個(gè)事務(wù)。
在 Redis 2.6.5 以前， Redis 只執(zhí)行事務(wù)中那些入隊(duì)成功的命令，而忽略那些入隊(duì)失敗的命令。
而新的處理方式則使得在管道技術(shù)中包含事務(wù)變得簡(jiǎn)單，因?yàn)榘l(fā)送事務(wù)和讀取事務(wù)的回復(fù)都只需要和服務(wù)器進(jìn)行一次通訊即可。
?至于那些在?EXEC?命令執(zhí)行之后所產(chǎn)生的錯(cuò)誤，并沒(méi)有對(duì)它們進(jìn)行特別處理：即使事務(wù)中有某個(gè)/某些命令在執(zhí)行時(shí)產(chǎn)生了錯(cuò)誤， 事務(wù)中的其他命令仍然會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。
七、WATCH命令詳解
那么WATCH命令實(shí)際做了些什么呢？
這個(gè)命令會(huì)使得EXEC命令在滿足某些條件時(shí)才會(huì)運(yùn)行事務(wù)：
我們要求Redis只有在所有受監(jiān)控的鍵都沒(méi)有被修改時(shí)，才會(huì)執(zhí)行事務(wù)。（但是，相同的客戶端可能會(huì)在事務(wù)內(nèi)部修改這些鍵，此時(shí)這個(gè)事務(wù)不會(huì)中止運(yùn)行。內(nèi)部修改的沒(méi)關(guān)系）否則，Redis根本就不會(huì)進(jìn)入事務(wù)。（注意，如果你使用WATCH命令監(jiān)控一個(gè)易失性的鍵，然后在你監(jiān)控這個(gè)鍵之后，Redis再使這個(gè)鍵過(guò)期，那么EXEC命令仍然可以正常工作。）
WATCH命令可以被調(diào)用多次。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，所有的WATCH命令都會(huì)在被調(diào)用之時(shí)立刻對(duì)相應(yīng)的鍵進(jìn)行監(jiān)控，直到EXEC命令被調(diào)用之時(shí)為止。你可以在單條的WATCH命令之中，使用任意數(shù)量的鍵作為命令參數(shù)。
當(dāng)調(diào)用EXEC命令時(shí)，所有的鍵都會(huì)變?yōu)槲词鼙O(jiān)控的狀態(tài)，Redis不會(huì)管事務(wù)是否被中止。當(dāng)一個(gè)客戶單連接被關(guān)閉時(shí)，所有的鍵也都會(huì)變?yōu)槲词鼙O(jiān)控的狀態(tài)。（就是調(diào)用EXEC前，鍵都是受到WATCH監(jiān)控，調(diào)用后就自動(dòng)釋放監(jiān)控了）。
你還可以使用UNWATCH命令（不需要任何參數(shù)），這樣便能清除所有的受監(jiān)控鍵。當(dāng)我們對(duì)某些鍵施加樂(lè)觀鎖之后，這個(gè)命令有時(shí)會(huì)非常有用。因?yàn)?#xff0c;我們可能需要運(yùn)行一個(gè)用來(lái)修改這些鍵的事務(wù)，但是在讀取這些鍵的當(dāng)前內(nèi)容之后，我們可能不打算繼續(xù)進(jìn)行操作，此時(shí)便可以使用UNWATCH命令，清除所有受監(jiān)控的鍵。在運(yùn)行UNWATCH命令之后，Redis連接便可以再次自由地用于運(yùn)行新事務(wù)。
如何使用WATCH命令實(shí)現(xiàn)ZPOP操作呢？
本文將通過(guò)一個(gè)示例，說(shuō)明如何使用WATCH命令創(chuàng)建一個(gè)新的原子化操作（Redis并不原生支持這個(gè)原子化操作），此處會(huì)以實(shí)現(xiàn)ZPOP操作為例。這個(gè)命令會(huì)以一種原子化的方式，從一個(gè)有序集合中彈出分?jǐn)?shù)最低的元素。以下源碼是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)方式：
WATCH zset
element = ZRANGEzset 0 0
MULTI
ZREM zset element
EXEC
如果偽碼中的EXEC命令執(zhí)行失敗（例如，返回Null值），那么我們只需要重復(fù)運(yùn)行這個(gè)操作即可。
八、Redis腳本和事務(wù)
根據(jù)定義，Redis腳本也是事務(wù)型的。因此，你可以通過(guò)Redis事務(wù)實(shí)現(xiàn)的功能，同樣也可以通過(guò)Redis腳本來(lái)實(shí)現(xiàn)，而且通常腳本更簡(jiǎn)單、更快速。
由于Redis從2.6版本才開(kāi)始引入腳本特性，而事務(wù)特性是很久以前就已經(jīng)存在的，所以目前的版本才有兩個(gè)看起來(lái)重復(fù)的特性。但是，我們不太可能在短時(shí)間內(nèi)移除對(duì)事務(wù)特性的支持。因?yàn)?#xff0c;即使不用求助于Redis腳本，用戶仍然能夠規(guī)避競(jìng)爭(zhēng)狀態(tài)，這從語(yǔ)義上來(lái)看是適宜的。還有另一個(gè)更重要的原因，Redis事務(wù)特性的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度是最小的。
但是，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間之內(nèi)，我們不大可能看到整個(gè)用戶群體都只使用Redis腳本。如果發(fā)生這種情況，那么我們可能會(huì)廢棄，甚至最終移除Redis事務(wù)。
?????? 腳本將在下一章節(jié)和管道一起描述。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Redis : redis事务的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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