Redis原理----事务

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为了确保连续多个操作的原子性，一个成熟的数据库通常都会有事务支持，Redis也不例外。Redis的事务使用非常简单，不同于关系数据库，我们无需理解那么多复杂的事务模型了，就可以直接使用。不过也正是因为这种简单性，它的事务模型很不严格，这要求我们不能像使用关系数据库的事务一样使用Redis。

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。

Redis与其差不多，对应的分别是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。 

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>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，服务器一旦受到exec指令，就开始执行整个事务队列，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他指令打搅，可以保证他们得到的[原子性]执行。

上图显示了以上事务过程完整的交互结果。QUEUED是一个简单字符串，同OK是一个形式，它表示指令已经被服务器缓存到队列里了。

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事务的执行时原子性的么？

下面我们来看一个特别的例子。

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>multi  
OK  
>set books iamstring  
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  
"iamstring"  
>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，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他事务打断的权利。

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。

优化

上面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。

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，再将结果写回到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，那是不是可以使用悲观锁的方式来解决冲突呢？

Redis提供了watch的机制，它就是一种悲观锁。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：

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while True:  
	do_watch()  
	commands()  
	multi()  
	send_commands()  
	try:  
		exec()  
		break  
	except WatchError:  
		continue

watch会在事务开始之前盯住一个或多个关键变量，当事务执行时，也就是服务受到exec指令要顺序执行缓存的事务队列时，Redis会检查关键变量只watch之后，是否被修改了（包括当前事务所在客户端）。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想着重试。 

>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。