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13. Redis事务

PangHu大约 4 分钟

1、事务的定义

Redis的事务提供了一种“将多个命令打包， 然后一次性、按顺序地执行”的机制。

redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队。

但是，事务并不具有传统数据库事务的特性，如回滚。

2、事务命令

Redis中的事务可以通过以下命令来执行：

  • MULTI：用于开启一个事务块，表示之后的命令将被放入事务队列中，但并不会立即执行。
  • 事务命令：在MULTI和EXEC之间的所有命令都将被添加到事务队列中。
  • EXEC：用于执行事务队列中的所有命令。执行事务后，事务队列会被清空。
  • DISCARD：用于取消事务，清空事务队列中的命令。
  • WATCH：监视一个或多个键，当被监视的键被修改时，事务将被打断。

Redis事务分2个阶段：组队/打包阶段、执行阶段

  • 组队/打包阶段：将所有命令加入命令队列
  • 执行阶段：依次执行队列中的命令，期间不会被其他客户端发送的请求命令插队或打断。
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示例：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK
redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Redis从入门到放弃"
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "Redis" "入门" "放弃"
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED
redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "Redis从入门到放弃"
3) (integer) 3
4) 1) "Redis"
   2) "入门"
   3) "放弃"

3、事务错误处理

事务错误处理方式分为两个阶段：组队时错误和执行时错误。

  • 组队时错误：如果在组队过程中出现错误，整个队列中的所有命令都将被取消。
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  • 执行时错误：如果在执行阶段出现错误，会导致部分命令执行成功，部分命令执行失败。
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4、事务的冲突问题

为了解决事务的冲突问题，可以使用锁，包括悲观锁和乐观锁。

4.1、悲观锁（Pessimistic Lock）

悲观锁是一种对数据修改持有悲观态度的并发控制方式。它总是假设最坏的情况，每次读取数据时都默认其他线程会更改数据，因此需要加锁操作。

悲观锁的实现：

  • 传统的关系型数据库使用这种锁机制，比如行锁、表锁、读锁、写锁等，都是在操作之前先上锁。
  • Java 里面的同步 synchronized 关键字的实现。
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4.2、乐观锁（Optimistic Locking）

乐观锁相对于悲观锁而言，它假设数据一般情况下不会造成冲突，只在数据提交更新时才检测是否冲突。如果冲突，则返回异常信息，让用户决定如何处理。乐观锁适用于读多写少的场景，可以提高程序吞吐量。

乐观锁的实现：

  • CAS 实现：Java 中java.util.concurrent.atomic包下面的原子变量使用了乐观锁的一种 CAS 实现方式。
  • 版本号控制：一般是在数据表中加上一个数据版本号 version 字段，表示数据被修改的次数。当数据被修改时，version 值会 +1。当线程 A 要更新数据时，在读取数据的同时也会读取 version 值，在提交更新时，若刚才读取到的 version 值与当前数据库中的 version 值相等时才更新，否则重试更新操作，直到更新成功。

Redis通过CAS (Check and Set) 实现乐观锁，使用WATCH指令监听一个或多个键，当用户提交修改事务时，会检查监听的键是否发生变化。若没有发生变化，则提交成功；否则，事务失败。

例如，两个客户端在同一时间开始一个事务，他们都对同一个键的值进行了修改，但在执行事务的EXEC命令时，只能有一个客户端的事务能够成功，另一个客户端的事务会因为键的值发生了改变而执行失败。

客户端1：

# 刷新数据库
127.0.0.1:6379> FLUSHDB
OK
# 设置key值
127.0.0.1:6379> set key 10
OK
# 监听key
127.0.0.1:6379> WATCH key
OK
# 开启事务
127.0.0.1:6379> MULTI
OK

客户端2：

# 监听key
127.0.0.1:6379> WATCH key
OK
# 开启事务
127.0.0.1:6379> MULTI
OK

客户端1：

# 指令加入队列
127.0.0.1:6379(TX)> INCR key
QUEUED
# 执行指令，可以看到执行成功，修改了一条数据，值被更新为11
127.0.0.1:6379(TX)> EXEC
1) (integer) 11

客户端2：

127.0.0.1:6379(TX)> INCR key
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(nil)

5、事务三特性

Redis事务具有以下三个特性：

  1. 单独的隔离操作：事务中的命令会被序列化并按顺序执行，不会被其他客户端的指令打断。
  2. 没有隔离级别的概念：事务提交前所有指令都不会被执行。
  3. 无原子性：事务组队时具有原子性，但在执行阶段出错某段指令，事务过程中的指令仍然会生效。