【Redis】事务

客官°小女子只卖身不卖艺 2022-03-09 13:09 177阅读 0赞

## Redis 事务的基本使用 ##

每个事务的操作都有 begin、commit 和 rollback，begin 指示事务的开始，commit 指示事务的提交，rollback 指示事务的回滚。它大致的形式如下。

begin();
    try {
        command1();
        command2();
        ....
        commit();
    } catch(Exception e) {
        rollback();
    }

Redis 在形式上看起来也差不多，分别是 multi/exec/discard。multi 指示事务的开始，exec 指示事务的执行，discard 指示事务的丢弃。

> multi
    OK
    > incr books
    QUEUED
    > incr books
    QUEUED
    > exec
    (integer) 1
    (integer) 2

上面的指令演示了一个完整的事务过程，所有的指令在 exec 之前不执行，而是缓存在服务器的一个事务队列中，服务器一旦收到 exec 指令，才开执行整个事务队列，执行完毕后一次性返回所有指令的运行结果。因为 Redis 的单线程特性，它不用担心自己在执行队列的时候被其它指令打搅，可以保证他们能得到的「原子性」执行。

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## 原子性 ##

事务的原子性是指要么事务全部成功，要么全部失败，那么 Redis 事务执行是原子性的么？

下面我们来看一个特别的例子。

> multi
    OK
    > set books iamastring
    QUEUED
    > incr books
    QUEUED
    > set poorman iamdesperate
    QUEUED
    > exec
    1) OK
    2) (error) ERR value is not an integer or out of range
    3) OK
    > get books
    "iamastring"
    >  get poorman
    "iamdesperate

上面的例子是事务执行到中间遇到失败了，因为我们不能对一个字符串进行数学运算，事务在遇到指令执行失败后，后面的指令还继续执行，所以 poorman 的值能继续得到设置。

到这里，你应该明白 Redis 的事务根本不能算「原子性」，而仅仅是满足了事务的「隔离性」，隔离性中的串行化——当前执行的事务有着不被其它事务打断的权利。

## discard(丢弃) ##

Redis 为事务提供了一个 discard 指令，用于丢弃事务缓存队列中的所有指令，在 exec 执行之前。

> get books
    (nil)
    > multi
    OK
    > incr books
    QUEUED
    > incr books
    QUEUED
    > discard
    OK
    > get books
    (nil)

我们可以看到 discard 之后，队列中的所有指令都没执行，就好像 multi 和 discard 中间的所有指令从未发生过一样。

## 优化 ##

上面的 Redis 事务在发送每个指令到事务缓存队列时都要经过一次网络读写，当一个事务内部的指令较多时，需要的网络 IO 时间也会线性增长。所以通常 Redis 的客户端在执行事务时都会结合 pipeline 一起使用，这样可以将多次 IO 操作压缩为单次 IO 操作。比如我们在使用 Python 的 Redis 客户端时执行事务时是要强制使用 pipeline 的。

pipe = redis.pipeline(transaction=true)
    pipe.multi()
    pipe.incr("books")
    pipe.incr("books")
    values = pipe.execute()

## Watch ##

考虑到一个业务场景，Redis 存储了我们的账户余额数据，它是一个整数。现在有两个并发的客户端要对账户余额进行修改操作，这个修改不是一个简单的 incrby 指令，而是要对余额乘以一个倍数。Redis 可没有提供 multiplyby 这样的指令。我们需要先取出余额然后在内存里乘以倍数，再将结果写回 Redis。

这就会出现并发问题，因为有多个客户端会并发进行操作。我们可以通过 Redis 的分布式锁来避免冲突，这是一个很好的解决方案。**分布式锁是一种悲观锁，那是不是可以使用乐观锁的方式来解决冲突呢？**

Redis 提供了这种 watch 的机制，它就是一种乐观锁。有了 watch 我们又多了一种可以用来解决并发修改的方法。 watch 的使用方式如下：

watch 会在事务开始之前盯住 1 个或多个关键变量，当事务执行时，也就是服务器收到了 exec 指令要顺序执行缓存的事务队列时，Redis 会检查关键变量自 watch 之后，是否被修改了 (包括当前事务所在的客户端)。如果关键变量被人动过了，exec 指令就会返回 null 回复告知客户端事务执行失败，这个时候客户端一般会选择重试。

> watch books
    OK
    > incr books  # 被修改了
    (integer) 1
    > multi
    OK
    > incr books
    QUEUED
    > exec  # 事务执行失败
    (nil)

当服务器给 exec 指令返回一个 null 回复时，客户端知道了事务执行是失败的，通常客户端 (redis-py) 都会抛出一个 WatchError 这种错误，不过也有些语言 (jedis) 不会抛出异常，而是通过在 exec 方法里返回一个 null，这样客户端需要检查一下返回结果是否为 null 来确定事务是否执行失败。

**注意事项**

Redis 禁止在 multi 和 exec 之间执行 watch 指令，而必须在 multi 之前做好盯住关键变量，否则会出错。

接下来我们使用 Python 语言来实现对余额的加倍操作。

下面我们再使用 Java 语言实现一遍。

import java.util.List;
    import redis.clients.jedis.Jedis;
    import redis.clients.jedis.Transaction;
    
    public class TransactionDemo {
    
      public static void main(String[] args) {
        Jedis jedis = new Jedis();
        String userId = "abc";
        String key = keyFor(userId);
        jedis.setnx(key, String.valueOf(5));  # setnx 做初始化
        System.out.println(doubleAccount(jedis, userId));
        jedis.close();
      }
    
      public static int doubleAccount(Jedis jedis, String userId) {
        String key = keyFor(userId);
        while (true) {
          jedis.watch(key);
          int value = Integer.parseInt(jedis.get(key));
          value *= 2; // 加倍
          Transaction tx = jedis.multi();
          tx.set(key, String.valueOf(value));
          List<Object> res = tx.exec();
          if (res != null) {
            break; // 成功了
          }
        }
        return Integer.parseInt(jedis.get(key)); // 重新获取余额
      }
    
      public static String keyFor(String userId) {
        return String.format("account_%s", userId);
      }
    
    }

不支持回滚操作是因为redis是先执行指令然后做日志，所以即使发生异常，没有可以用来执行回滚操作的日志。所以这也回答了上篇文章的第二问，为什么传统的数据库都是先做日志然后再做操作。

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