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Redis事务介绍

 
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概述

相信学过MySQL等其他数据库的同学对事务这个词都不陌生,事务表示的是一组动作,这组动作要么全部执行,要么全部不执行。为什么会有这样的需求呢?看看下面的场景:

  • 微博是一个弱关系型社交网络,用户之间有关注和被关注两种关系,比如两个用户A和B,如果A关注B,则B的粉丝中就应该有A。关注这个动作需要两个步骤完成:在A的关注者中添加B;在B的粉丝中添加A。 这两个动作要么都执行成功,要么都不执行。否则就可能会出现A关注了B,但是B的粉丝中没有A的不可容忍的情况。
  • 转账汇款,假设现在有两个账户A和B,现在需要将A中的一万块大洋转到B的账户中,这个动作也需要两个步骤完成:从A的账户中划走一万块;在B的账户中增加一万块。这两个动作要么全部执行成功,要么全部不执行,否则自会有人问候你的!!!

Redis作为一种高效的分布式数据库,同样支持事务。

Redis事务

Redis中的事务(transaction)是一组命令的集合。事务同命令一样都是Redis最小的执行单位,一个事务中的命令要么都执行,要么都不执行。Redis事务的实现需要用到 MULTI  EXEC 两个命令,事务开始的时候先向Redis服务器发送 MULTI 命令,然后依次发送需要在本次事务中处理的命令,最后再发送 EXEC 命令表示事务命令结束。

举个例子,使用redis-cli连接redis,然后在命令行工具中输入如下命令:

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127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set url http://qifuguang.me
QUEUED
127.0.0.1:6379> set title winwill2012
QUEUED
127.0.0.1:6379> set desc java
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
3) OK
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> get url
"http://qifuguang.me"
127.0.0.1:6379> get title
"winwill2012"
127.0.0.1:6379> get desc
"java"
127.0.0.1:6379>

从输出中可以看到,当输入MULTI命令后,服务器返回OK表示事务开始成功,然后依次输入需要在本次事务中执行的所有命令,每次输入一个命令服务器并不会马上执行,而是返回”QUEUED”,这表示命令已经被服务器接受并且暂时保存起来,最后输入EXEC命令后,本次事务中的所有命令才会被依次执行,可以看到最后服务器一次性返回了三个OK,这里返回的结果与发送的命令是按顺序一一对应的,这说明这次事务中的命令全都执行成功了。

再举个例子,在命令行工具中输入如下命令:

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127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set a a
QUEUED
127.0.0.1:6379> sett b b
(error) ERR unknown command 'sett'
127.0.0.1:6379> set c c
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379> get a
(nil)
127.0.0.1:6379> get b
(nil)
127.0.0.1:6379> get c
(nil)
127.0.0.1:6379>

和前面的例子一样,先输入MULTI最后输入EXEC表示中间的命令属于一个事务,不同的是中间输入的命令有一个错误(set写成了sett),这样因为有一个错误的命令导致事务中的其他命令都不执行了(通过后续的get命令可以验证),可见事务中的所有命令式同呼吸共命运的。

如果客户端在发送EXEC命令之前断线了,则服务器会清空事务队列,事务中的所有命令都不会被执行。而一旦客户端发送了EXEC命令之后,事务中的所有命令都会被执行,即使此后客户端断线也没关系,因为服务器已经保存了事务中的所有命令。

除了保证事务中的所有命令要么全执行要么全不执行外,Redis的事务还能保证一个事务中的命令依次执行而不会被其他命令插入。试想一个客户端A需要执行几条命令,同时客户端B发送了几条命令,如果不使用事务,则客户端B的命令有可能会插入到客户端A的几条命令中,如果想避免这种情况发生,也可以使用事务。

Redis事务错误处理

如果一个事务中的某个命令执行出错,Redis会怎样处理呢?要回答这个问题,首先要搞清楚是什么原因导致命令执行出错:

  1. 语法错误 就像上面的例子一样,语法错误表示命令不存在或者参数错误
    这种情况需要区分Redis的版本,Redis 2.6.5之前的版本会忽略错误的命令,执行其他正确的命令,2.6.5之后的版本会忽略这个事务中的所有命令,都不执行,就比如上面的例子(使用的Redis版本是2.8的)

  2. 运行错误 运行错误表示命令在执行过程中出现错误,比如用GET命令获取一个散列表类型的键值。
    这种错误在命令执行之前Redis是无法发现的,所以在事务里这样的命令会被Redis接受并执行。如果食物里有一条命令执行错误,其他命令依旧会执行(包括出错之后的命令)。比如下例:

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    127.0.0.1:6379> MULTI
    OK
    127.0.0.1:6379> set key 1
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> SADD key 2
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> set key 3
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> EXEC
    1) OK
    2) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
    3) OK
    127.0.0.1:6379> get key
    "3"
    

    Redis中的事务并没有关系型数据库中的事务回滚(rollback)功能,因此使用者必须自己收拾剩下的烂摊子。不过由于Redis不支持事务回滚功能,这也使得Redis的事务简洁快速。

回顾上面两种类型的错误,语法错误完全可以在开发的时候发现并作出处理,另外如果能很好地规划Redis数据的键的使用,也是不会出现命令和键不匹配的问题的。

WATCH命令

从上面的例子我们可以看到,事务中的命令要全部执行完之后才能获取每个命令的结果,但是如果一个事务中的命令B依赖于他上一个命令A的结果的话该怎么办呢?就比如说实现类似Java中的i++的功能,先要获取当前值,才能在当前值的基础上做加一操作。这种场合仅仅使用上面介绍的MULTI和EXEC是不能实现的,因为MULTI和EXEC中的命令是一起执行的,并不能将其中一条命令的执行结果作为另一条命令的执行参数,所以这个时候就需要引进Redis事务家族中的另一成员:WATCH命令

换个角度思考上面说到的实现i++的方法,可以这样实现:

  1. 监控i的值,保证i的值不被修改
  2. 获取i的原值
  3. 如果过程中i的值没有被修改,则将当前的i值+1,否则不执行

这样就能够避免竞态条件,保证i++能够正确执行。

WATCH命令可以监控一个或多个键,一旦其中有一个键被修改(或删除),之后的事务就不会执行,监控一直持续到EXEC命令(事务中的命令是在EXEC之后才执行的,EXEC命令执行完之后被监控的键会自动被UNWATCH)

举个例子:

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127.0.0.1:6379> set mykey 1
OK
127.0.0.1:6379> WATCH mykey
OK
127.0.0.1:6379> set mykey 2
OK
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> set mykey 3
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
(nil)
127.0.0.1:6379> get mykey
"2"
127.0.0.1:6379>

上面的例子中,首先设置mykey的键值为1,然后使用WATCH命令监控mykey,随后更改mykey的值为2,然后进入事务,事务中设置mykey的值为3,然后执行EXEC运行事务中的命令,最后使用get命令查看mykey的值,发现mykey的值还是2,也就是说事务中的命令根本没有执行(因为WATCH监控mykey的过程中,mykey被修改了,所以随后的事务便会被取消)。

有了WATCH命令,我们就可以自己实现i++功能了,伪代码如下:

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def incr($key):
    WATCH $key
    $value = GET $key
    if not $value
        $value = 0
    $value = $value + 1

    MULTI
    SET $key $value
        result = EXEC
    return result[0]

因为EXEC返回的是多行字符串,使用result[0]表示返回值的第一个字符串。

注意:由于WATCH命令的作用只是当被监控的键被修改后取消之后的事务,并不能保证其他客户端不修改监控的值,所以当EXEC命令执行失败之后需要手动重新执行整个事务。

 

执行EXEC命令之后会取消监控使用WATCH命令监控的键,如果不想执行事务中的命令,也可以使用UNWATCH命令来取消监控。

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