Redis中的事务和乐观锁

拼搏现实的明天。 2023-09-28 13:07 9阅读 0赞

简单的说一下事务，所谓事务有四个特性：原子性(atomicity)，一致性(consistency)，隔离性(isolation)，持久性(durability)。

①原子性：一个事务是一个不可分割的工作单位，事务中包括的操作要么都做，要么都不做。

②一致性： 事务必须是使数据从一个一致性状态变到另一个一致性状态，一致性与原子性是密切相关的。

③隔离性：一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的，并发执行的各个事务之间不能互相干扰。

④持久性：指的是一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就应该是永久性的，接下来的其他操作或故障不应该对其右任何影响。

**Redis事务可以一次执行多个命令，并且带有三个重要的保证**：

1）批量操作在发送EXEC命令前被放入队列缓存。

2）收到EXEC命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余命令依然被执行

3）在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历三个阶段：开始事务，命令入队，执行事务。

Redis事务的相关命令如下：

*  MULTI：标识一个事务的开启，即开启事务；
 *  EXEC：执行事务中的所有命令，即提交；
 *  DISCARD：放弃事务；和回滚不一样，Redis事务不支持回滚。
 *  WATCH：监视Key改变，用于实现乐观锁。如果监视的Key的值改变，事务最终会执行失败。
 *  UNWATCH：放弃监视。

Redis事务和关系型数据库的事务不太一样，它不保证原子性，也没有隔离级别的概念。Redis事务就是一次性、顺序性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。Redis单条命令式保存原子性的，但是事务不能保证原子性。

①正常执行事务

127.0.0.1:6379> multi    #开启事务
    OK
    127.0.0.1:6379> set name notebook    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> set age 23    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> set high 181    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec    #执行事务
    1) OK
    2) OK
    3) OK
    127.0.0.1:6379> keys *
    1) "age"
    2) "name"
    3) "high"
    127.0.0.1:6379> get name    #获取数据成功，证明事务执行成功
    "notebook"
    127.0.0.1:6379> get age
    "23"
    127.0.0.1:6379> get high
    "181"
    127.0.0.1:6379>

②放弃事务

127.0.0.1:6379> multi    #开启事务
    OK
    127.0.0.1:6379> set name notebook    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> set age 23    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> discard    #放弃事务
    OK
    127.0.0.1:6379> keys *    #查询数据，发现放弃事务以后不会执行事务里面的添加操作
    (empty list or set)
    127.0.0.1:6379> get name
    (nil)
    127.0.0.1:6379>

③编译时异常，代码有问题，或者命令有问题，所有的命令都不会被执行

127.0.0.1:6379> multi    #开启事务
    OK
    127.0.0.1:6379> set name local    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> set age 23    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> getset name    #输入一个错误的命令，这时候已经报错了，但是这个还是进入了事务的队列当中
    (error) ERR wrong number of arguments for 'getset' command
    127.0.0.1:6379> set high 181    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec    #执行事务，报错，并且所有的命令都不会执行
    (error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
    127.0.0.1:6379> keys *    #获取数据为空，证明没有执行
    (empty list or set)
    127.0.0.1:6379> get name
    (nil)
    127.0.0.1:6379>

④运行时异常，除了语法错误不会被执行且抛出异常后，其他的正确命令可以正常执行

127.0.0.1:6379> multi    #开启事务
    OK
    127.0.0.1:6379> set name local    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> incr name    #对添加的字符串数据就行自增操作
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> set age 23    #添加数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> get age    #获取数据
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec    #执行事务。虽然对字符串数据进行自增操作报错了，但是其他的命令还是可以正常执行的
    1) OK
    2) (error) ERR value is not an integer or out of range
    3) OK
    4) "23"
    127.0.0.1:6379> get name
    "local"
    127.0.0.1:6379> get age
    "23"
    127.0.0.1:6379>

**悲观锁：** 什么时候都会出问题，所以一直监视着，没有执行当前步骤完成前，不让任何线程执行，十分浪费性能！一般不使用！  
**乐观锁：** 只有更新数据的时候去判断一下，在此期间是否有人修改过被监视的这个数据，没有的话正常执行事务，反之执行失败！

下面说一下Redis实现乐观锁，大多数是基于数据版本（version）的记录机制实现的。即为数据增加一个版本标识，在基于数据库表的版本解决方案中，一般是通过为数据库表增加一个”version”字段来实现读取出数据时，将此版本号一同读出，之后更新时，对此版本号加1。此时，将提交数据的版本号与数据库表对应记录的当前版本号进行比对，如果提交的数据版本号大于数据库当前版本号，则予以更新，否则认为是过期数据。redis中可以使用watch命令会监视给定的key，当exec时候如果监视的key从调用watch后发生过变化，则整个事务会失败。也可以调用watch多次监视多个key。这样就可以对指定的key加乐观锁了。注意watch的key是对整个连接有效的，事务也一样。如果连接断开，监视和事务都会被自动清除。当然了exec，discard，unwatch命令都会清除连接中的所有监视。

①watch（监视）

127.0.0.1:6379> set money 100    #添加金钱100
    OK
    127.0.0.1:6379> set cost 0    #添加花费0
    OK
    127.0.0.1:6379> watch money    #监控金钱
    OK
    127.0.0.1:6379> multi    #开启事务
    OK
    127.0.0.1:6379> decrby money 30    #金钱-30
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> incrby cost 30    #花费+30
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec    #执行事务，成功！这时候数据没有发生变动才可以成功
    1) (integer) 70
    2) (integer) 30
    127.0.0.1:6379>

②多线程测试watch

#线程1
    127.0.0.1:6379> set money 100    #添加金钱100
    OK
    127.0.0.1:6379> set cost 0    #添加花费0
    OK
    127.0.0.1:6379> watch money    #开启监视（乐观锁）
    OK
    127.0.0.1:6379> multi     #开启事务
    OK
    127.0.0.1:6379> decrby money 20    #金钱-20
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> incrby cost 20    #花费+20
    QUEUED
    #这里先不要执行，先执行线程2来修改被监视的值
    127.0.0.1:6379> exec    #执行报错，因为我们监视了money这个值，如果事务要对这个值进行操作前
    #监视器会判断这个值是否正常，如果发生改变，事务执行失败！
    (nil)
    127.0.0.1:6379>
    
    
    #线程2，在线程1事务执行前操作执行
    127.0.0.1:6379> incrby money 20    #金钱+20
    (integer) 120
    127.0.0.1:6379>