Redis09-Redis事务

前言

上一篇我们介绍了Redis的持久化，这一篇我们接着来学习Redis的事务。将从如下几个方面进行阐述，事务的介绍，Redis事务的介绍，Redis事务与数据库事务的区别。

事务

何为事务呢？我的理解是事务是一种机制，是一个不可分割的工作单元，要么都执行，要么都不执行。其具有如下四个特性：

1. 原子性（Atomicity）
   原子性是指事务是一个不可分割的工作单元，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。
2. 一致性（Consistency）
   一致性是指事务前后数据的完整性必须保持一致。
3. 隔离性（Isolation）
   隔离性是指多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行，也就是说事务之间是相互隔离的。
4. 持久性（Durability）
   持久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中的数据的改变是持久的，接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响。在关系型数据库中，事务执行完之后，执行结果就写到了硬盘中。
   上面就是事务的四个特性，简称ACID。关系型数据库事务都满足这四个特性。

Redis的事务

下面就是一个Redis事务的使用示例。

Redis事务的简介

Redis事务其实就是将多个命令包裹起来，一次性执行。默认是不开启事务的。Redis事务从开始到执行会经历如下三个阶段：

1. 开始事务MULTI
   我们通过MULTI命令将执行该命令的客户端从非事务状态切换至事务状态，通过在客户端状态的flags属性中打开REDIS_MULIT标识来完成的。

127.0.0.1:6379> MULTI
OK

  

 

  
1
  
2
 

2. 命令入队
   如果客户端正处于事务状态时，当添加新命令时，首先会判断这个命令是否是EXEC,DISCARD,WATCH或者MULTI这四个命令， 如果不是的话则会把命令放入事务队列中，每个Redis客户端都有自己的事务队列，它是一个multlCmd类型的数组，数组中的每个multlCmd类型的数组，数组中的每个multiCmd结构都保存了一个已入队命令的相关信息，包括指向命令实现函数的指针，命令的参数，以及参数的数量，它以先进先出（FIFO）的方式保存入队的命令，较先入队的命令会被放到数组前面，而较后入队的命令会被放在数组的后面。

127.0.0.1:6379> set name zhangsan
QUEUED

  

 

  
1
  
2
 

3. 执行事务EXEC
   当一个处于事务状态的客户端向服务器发送EXEC命令时，这个EXEC命令将立即被服务器执行。服务器会遍历这个客户端的事务队列，执行队列中保存的所有命令，最后将执行命令所得的结果全部返回给客户端。

127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "zhangsan"
3) OK

  

 

  
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3
  
4
 

Redis事务的相关特性

Redis事务并不完全具有ACID这四种特性，它只具有一致性和隔离性。原因如下：

1. Redis使用单线程的方式来执行事务（以及事务队列中的命令），并且服务器保证，在执行事务期间不会中断事务，因此，Redis中的事务总是以串行的方式执行，并且事务是具有隔离性的。
2. Redis事务不过是一组包裹起来的命令，Redis并没有做特殊的持久化工作，所以一般而言Redis事务不具有持久性，Redis的持久性策略可以看上一篇文章。
3. Redis不支持事务回滚机制（rollback）,即使事务队列中的某个命令在执行期间出现了错误，整个事务也会继续执行下去，直到将事务队列中的所有命令都执行完毕为止，所以，Redis事务不支持原子性。如下图所示：
   
4. 事务总是具有一致性的。即事务执行前后数据是一致的。

Redis事务的实现原理

Redis实现事务，是基于COMMANDS队列的，也就是说，如果没有开启事务，command将会被立即执行并返回执行结果，并且直接保存在内存中，如果事务开启，command不会被立即执行，而是排入队列并返回排队状态（具体依赖于客户端（例如：spring-data-redis）自身实现），调用EXEC才会执行COMMANDS队列。

WATCH命令

WATCH命令是一个乐观锁，它可以在EXEC命令执行之前，监视任意数量的数据库键，并在EXEC命令执行时，检查被监视的键是否至少有一个已经被修改过了，如果是的话，服务器将拒绝执行事务，并向客户端返回代表事务执行失败的空回复。如下所示：

与MySQL事务的区别

1. 事务的命令不同
   MySQL事务的使用如下：

BEGIN : 显式地开启一个事务
COMMIT: 提交事务
ROLLBACK: 结束用户的事务，并撤销正在进行的所有未提交的修改

  

 

  
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而Redis事务的使用如下：

MULTI: 标记事务的开始
EXEC: 执行事务的commands 队列
DISCARD: 结束事务，并清除commands队列；

  

 

  
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2. 默认状态不同
   MySQL会默认开启一个事务，且缺省设置是自动提交，即每成功执行一个SQL，一个事务就会马上COMMIT，所以不能Rollback。当然，我们在同一个事务中执行多个SQL时，如果某个SQL执行失败了，则这个事务就会回滚掉。
   Redis默认不会开启事务，即command会立即执行，而不会排队，并且不支持Rollback。
3. 实现原理不同
   MySQL实现事务，是基于UNDO/REDO日志，UNDO日志记录修改前状态，ROLLBACK命令是基于UNDO日志实现的。
   REDO记录修改后的状态，COMMIT命令是基于REDO日志实现的。
   在MySQL中无论是否开启日志，SQL都会立即执行并返回结果，只是事务开启后执行后的状态记录在REDO日志，执行COMMIT之后，数据才会被写入磁盘。

参考

《Redis设计与实现》

总结

本文简单介绍了Redis事务并将其与MySQL事务做了一下对比。Redis事务只有一致性和隔离性两种特性，不支持原子性和持久性。其实现原理是基于COMMANDS队列的，开启事务之后，命令不会被立即执行，而是排入队列并返回排队状态。

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