1. 概述:
和眾多其它數(shù)據(jù)庫(kù)一樣，Redis作為NoSQL數(shù)據(jù)庫(kù)也同樣提供了事務(wù)機(jī)制。在Redis中，MULTI/EXEC/DISCARD/WATCH這四個(gè)命令是我們實(shí)現(xiàn)事務(wù)的基石。
Redis中事務(wù)的實(shí)現(xiàn)特征：
1). 在事務(wù)中的所有命令都將會(huì)被串行化的順序執(zhí)行，事務(wù)執(zhí)行期間，Redis不會(huì)再為其它客戶端的請(qǐng)求提供任何服務(wù)，從而保證了事物中的所有命令被原子的執(zhí)行。
2). 和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)相比，在Redis事務(wù)中如果有某一條命令執(zhí)行失敗，其后的命令仍然會(huì)被繼續(xù)執(zhí)行[但最終事務(wù)會(huì)執(zhí)行失敗]。
3). 我們可以通過(guò)MULTI命令開啟一個(gè)事務(wù)，有關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)的人可以將其理解為"BEGIN TRANSACTION"語(yǔ)句。在該語(yǔ)句之后執(zhí)行的命令都將被視為事務(wù)之內(nèi)的操作，最后我們可以通過(guò)執(zhí)行EXEC/DISCARD命令來(lái)提交/回滾該事務(wù)內(nèi)的所有操作。這兩個(gè)Redis命令可被視為等同于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的COMMIT/ROLLBACK語(yǔ)句。
4). 在事務(wù)開啟之前，如果客戶端與服務(wù)器之間出現(xiàn)通訊故障并導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)斷開，其后所有待執(zhí)行的語(yǔ)句都將不會(huì)被服務(wù)器執(zhí)行。然而如果網(wǎng)絡(luò)中斷事件是發(fā)生在客戶端執(zhí)行EXEC命令之后，那么該事務(wù)中的所有命令都會(huì)被服務(wù)器執(zhí)行。
5). 當(dāng)使用Append-Only模式時(shí)，Redis會(huì)通過(guò)調(diào)用系統(tǒng)函數(shù)write將該事務(wù)內(nèi)的所有寫操作在本次調(diào)用中全部寫入磁盤。然而如果在寫入的過(guò)程中出現(xiàn)系統(tǒng)崩潰，如電源故障導(dǎo)致的宕機(jī)，那么此時(shí)也許只有部分?jǐn)?shù)據(jù)被寫入到磁盤，而另外一部分?jǐn)?shù)據(jù)卻已經(jīng)丟失。Redis服務(wù)器會(huì)在重新啟動(dòng)時(shí)執(zhí)行一系列必要的一致性檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)類似問(wèn)題，就會(huì)立即退出并給出相應(yīng)的錯(cuò)誤提示。此時(shí)，我們就要充分利用Redis工具包中提供的redis-check-aof工具，該工具可以幫助我們定位到數(shù)據(jù)不一致的錯(cuò)誤，并將已經(jīng)寫入的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行回滾。修復(fù)之后我們就可以再次重新啟動(dòng)Redis服務(wù)器了。
2. 命令列表
- MULTI 用于標(biāo)記事務(wù)的開始，其后執(zhí)行的命令都將被存入命令隊(duì)列，直到執(zhí)行EXEC時(shí)，這些命令才會(huì)被原子的執(zhí)行。 始終返回OK
- EXEC 執(zhí)行在一個(gè)事務(wù)內(nèi)命令隊(duì)列中的所有命令，同時(shí)將當(dāng)前連接的狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，即非事務(wù)狀態(tài)。如果在事務(wù)中執(zhí)行了WATCH命令，那么只有當(dāng)WATCH所監(jiān)控的Keys沒有被修改的前提下，EXEC命令才能執(zhí)行事務(wù)隊(duì)列中的所有命令，否則EXEC將放棄當(dāng)前事務(wù)中的所有命令。 原子性的返回事務(wù)中各條命令的返回結(jié)果。如果在事務(wù)中使用了WATCH，一旦事務(wù)被放棄，EXEC將返回NULL-multi-bulk回復(fù)。
- DISCARD 回滾事務(wù)隊(duì)列中的所有命令，同時(shí)再將當(dāng)前連接的狀態(tài)恢復(fù)為正常狀態(tài)，即非事務(wù)狀態(tài)。如果WATCH命令被使用，該命令將UNWATCH所有的Keys。 始終返回OK。
- WATCH key [key ...] O(1) 在MULTI命令執(zhí)行之前，可以指定待監(jiān)控的Keys，然而在執(zhí)行EXEC之前，如果被監(jiān)控的Keys發(fā)生修改，EXEC將放棄執(zhí)行該事務(wù)隊(duì)列中的所有命令[實(shí)現(xiàn)了類似于“樂(lè)觀鎖”的效果，即CAS（check and set）]。 始終返回OK。
- UNWATCH O(1) 取消當(dāng)前事務(wù)中指定監(jiān)控的Keys，如果執(zhí)行了EXEC或DISCARD命令，則無(wú)需再手工執(zhí)行該命令了，因?yàn)樵诖酥螅聞?wù)中所有被監(jiān)控的Keys都將自動(dòng)取消。 始終返回OK。
3. 命令示例:
- 事務(wù)被正常執(zhí)行：
#在Shell命令行下執(zhí)行Redis的客戶端工具。
/> redis-cli
#在當(dāng)前連接上啟動(dòng)一個(gè)新的事務(wù)。
redis 127.0.0.1:6379> multi
OK
#執(zhí)行事務(wù)中的第一條命令，從該命令的返回結(jié)果可以看出，該命令并沒有立即執(zhí)行，而是存于事務(wù)的命令隊(duì)列。
redis 127.0.0.1:6379> incr t1
QUEUED
#又執(zhí)行一個(gè)新的命令，從結(jié)果可以看出，該命令也被存于事務(wù)的命令隊(duì)列。
redis 127.0.0.1:6379> incr t2
QUEUED
#執(zhí)行事務(wù)命令隊(duì)列中的所有命令，從結(jié)果可以看出，隊(duì)列中命令的結(jié)果得到返回。
redis 127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 1
2) (integer) 1
- 事務(wù)中存在失敗的命令：
#開啟一個(gè)新的事務(wù)。
redis 127.0.0.1:6379> multi
OK
#設(shè)置鍵a的值為string類型的3。
redis 127.0.0.1:6379> set a 3
QUEUED
#從鍵a所關(guān)聯(lián)的值的頭部彈出元素，由于該值是字符串類型，而lpop命令僅能用于List類型，因此在執(zhí)行exec命令時(shí)，該命令將會(huì)失敗。
redis 127.0.0.1:6379> lpop a
QUEUED
#再次設(shè)置鍵a的值為字符串4。
redis 127.0.0.1:6379> set a 4
QUEUED
#獲取鍵a的值，以便確認(rèn)該值是否被事務(wù)中的第二個(gè)set命令設(shè)置成功。
redis 127.0.0.1:6379> get a
QUEUED
#從結(jié)果中可以看出，事務(wù)中的第二條命令lpop執(zhí)行失敗，而其后的set和get命令均執(zhí)行成功，這一點(diǎn)是Redis的事務(wù)與關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中的事務(wù)之間最為重要的差別。
redis 127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) (error) ERR Operation against a key holding the wrong kind of value
3) OK
4) "4"
- 回滾事務(wù)：
#為鍵t2設(shè)置一個(gè)事務(wù)執(zhí)行前的值。
redis 127.0.0.1:6379> set t2 tt
OK
#開啟一個(gè)事務(wù)。
redis 127.0.0.1:6379> multi
OK
#在事務(wù)內(nèi)為該鍵設(shè)置一個(gè)新值。
redis 127.0.0.1:6379> set t2 ttnew
QUEUED
#放棄事務(wù)。
redis 127.0.0.1:6379> discard
OK
#查看鍵t2的值，從結(jié)果中可以看出該鍵的值仍為事務(wù)開始之前的值。
redis 127.0.0.1:6379> get t2
"tt"
4. WATCH命令和基于CAS的樂(lè)觀鎖
在Redis的事務(wù)中，WATCH命令可用于提供CAS(check-and-set)功能。假設(shè)我們通過(guò)WATCH命令在事務(wù)執(zhí)行之前監(jiān)控了多個(gè)Keys，倘若在WATCH之后有任何Key的值發(fā)生了變化，EXEC命令執(zhí)行的事務(wù)都將被放棄，同時(shí)返回Null multi-bulk應(yīng)答以通知調(diào)用者事務(wù)執(zhí)行失敗。例如，我們?cè)俅渭僭O(shè)Redis中并未提供incr命令來(lái)完成鍵值的原子性遞增，如果要實(shí)現(xiàn)該功能，我們只能自行編寫相應(yīng)的代碼。其偽碼如下：
val = GET mykey
val = val + 1
SET mykey $val
以上代碼只有在單連接的情況下才可以保證執(zhí)行結(jié)果是正確的，因?yàn)槿绻谕粫r(shí)刻有多個(gè)客戶端在同時(shí)執(zhí)行該段代碼，那么就會(huì)出現(xiàn)多線程程序中經(jīng)常出現(xiàn)的一種錯(cuò)誤場(chǎng)景--競(jìng)態(tài)爭(zhēng)用(race condition)。比如，客戶端A和B都在同一時(shí)刻讀取了mykey的原有值，假設(shè)該值為10，此后兩個(gè)客戶端又均將該值加一后set回Redis服務(wù)器，這樣就會(huì)導(dǎo)致mykey的結(jié)果為11，而不是我們認(rèn)為的12。為了解決類似的問(wèn)題，我們需要借助WATCH命令的幫助，見如下代碼：
WATCH mykey
val = GET mykey
val = val + 1
MULTI
SET mykey $val
EXEC
和此前代碼不同的是，新代碼在獲取mykey的值之前先通過(guò)WATCH命令監(jiān)控了該鍵，此后又將set命令包圍在事務(wù)中，這樣就可以有效的保證每個(gè)連接在執(zhí)行EXEC之前，如果當(dāng)前連接獲取的mykey的值被其它連接的客戶端修改，那么當(dāng)前連接的EXEC命令將執(zhí)行失敗。這樣調(diào)用者在判斷返回值后就可以獲悉val是否被重新設(shè)置成功。
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