redis原子性操作

Redis 的原子性操作是其核心特性之一，能够确保在多客户端并发访问时数据的一致性。以下是关于 Redis 原子性操作的详细说明：

1. 原子性定义

原子性操作指一个操作要么完全执行成功，要么完全不执行，中间不会出现部分完成的状态。Redis 的原子性操作在单命令和事务中均有体现。

2. 单命令的原子性

Redis 的所有单命令都是原子性的，包括：

• 字符串操作：SET, GET, INCR, DECR, INCRBY, DECRBY
• 列表操作：LPUSH, RPUSH, LPOP, RPOP, LLEN
• 集合操作：SADD, SREM, SISMEMBER, SCARD
• 哈希操作：HSET, HGET, HDEL, HINCRBY
• 有序集合操作：ZADD, ZREM, ZSCORE, ZRANK
• 键操作：DEL, EXISTS, EXPIRE, TTL

示例：

# INCR 是原子性的，即使多个客户端同时调用，结果也是正确的
127.0.0.1:6379> SET counter 0
OK
127.0.0.1:6379> INCR counter  # 原子递增
(integer) 1
127.0.0.1:6379> INCR counter
(integer) 2

3. 事务中的原子性

Redis 通过 MULTI/EXEC 命令块实现事务，事务中的所有命令会顺序执行且原子性提交：

• 执行流程：
  1. MULTI：开启事务。
  2. 输入多个命令（暂不执行，仅入队）。
  3. EXEC：执行事务中的所有命令。
• 特性：
  • 全部成功或全部失败：如果事务中的某个命令出错（如语法错误），整个事务会被拒绝执行。
  • 不保证隔离性：事务执行期间，其他客户端的命令可能插入执行（Redis 是单线程，但事务不阻塞其他操作）。

示例：

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> SET key1 "value1"
QUEUED
127.0.0.1:6379> INCR counter
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) (integer) 3  # 假设 counter 之前为 2

4. Lua 脚本的原子性

Redis 通过 EVAL 执行 Lua 脚本时，脚本内的所有操作是原子性的：

• 优势：比事务更灵活，支持复杂逻辑（如条件判断、循环）。
• 原理：Redis 会单线程执行脚本，期间其他命令会被阻塞。

示例：

# Lua 脚本实现“如果 key 不存在则设置值”
127.0.0.1:6379> EVAL "if redis.call('EXISTS', KEYS[1]) == 0 then return redis.call('SET', KEYS[1], ARGV[1]) else return 0 end" 1 mykey "value"

5. 分布式锁中的原子性

Redis 常用于实现分布式锁，利用 SETNX（SET if Not eXists）的原子性：

# 尝试获取锁（key 为锁名，value 为客户端唯一标识）
127.0.0.1:6379> SET lock:resource "client1" NX EX 10  # NX 表示仅当 key 不存在时设置，EX 设置过期时间
OK

# 释放锁（需用 Lua 脚本保证原子性，避免误删其他客户端的锁）
127.0.0.1:6379> EVAL "if redis.call('GET', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('DEL', KEYS[1]) else return 0 end" 1 lock:resource "client1"

6. 注意事项

• 事务的局限性：Redis 事务不支持回滚（Rollback），仅保证命令的原子性执行。
• WATCH 命令：用于实现乐观锁，监控键是否被修改，若被修改则中断事务。
• 性能影响：Lua 脚本和事务会阻塞其他命令，需避免长时间运行的脚本。

总结

Redis 的原子性操作是其高并发场景下的关键特性，合理利用可以避免竞态条件，确保数据一致性。