Redis基础之事务

Redis中的事务（transaction）是一组命令的集合。事务同命令一样都是Redis的最小执行单位，一个事务中的命令要么都执行，要么都不执行。事务的应用非常普遍，如银行转账过程中A给B汇款，首先系统从A账户中将钱划走，然后在B的账户中增加相应的金额。这两个步骤必须属于同一事务，要么全执行，要么都不执行。

1. 基本原理（MULTI）

事务的原理是先将属于一个事务的命令发给Redis，然后让Redis依次执行这些命令。

127.0.0.1:6379> MULTIOK127.0.0.1:6379> SADD "user:1:following" 2QUEUED127.0.0.1:6379> SADD "user:2:followers" 1QUEUED127.0.0.1:6379> EXEC1) (integer) 12) (integer) 1

上面的代码演示了事务的使用方式。首先是MULTI命令告诉Redis:"下面我发给你的命令属于同一个事务，你先不要执行，而是把他们暂时存起来。”Redis回答“OK”。

而后我们发送了两个SADD命令来实现关注和被关注操作，可以看到Redis遵守了承若，没有执行这些命令，而是返回了QUEUED，表示这两条命令已经进入等待执行的事务队列了。

当把所有要在同一个事务中执行的命令都发给Redis后，我们使用EXEC命令告诉Redis将等待执行的事务队列中的所有命令按照发送顺序依次执行。EXEC命令的返回值就是这些命令的返回值组成的列表，返回值顺序和命令的顺序相同。

Redis保证一个事务中的所有命令要么执行，要么都不执行。如果客户端发送了EXEC命令前客户端断线了，则Redis会清空事务队列，事务中的所有命令都不会执行。而一旦客户端发送了EXEC命令，所有的命令就会都被执行，即使此后客户端断线也没关系，因为Redis已经记录了所有要执行的命令。

除此之外，Redis的事务还能保证一个事务的命令依次执行而不被他们的命令插入。试想客户端A需要执行几条命令，同时客户端B发送了一条命令，如果不使用事务，则客户端B的命令可能会插入到客户端A的几条命令中执行，如果不希望发生这种情况，也可以使用事务。

2. 取消事务（DISCARD）

可以调用DISCARD来取消一个事务，discard命令其实就是清空事务的命令队列并退出事务上下文。

127.0.0.1:6379> get a"1"127.0.0.1:6379> get b"2"127.0.0.1:6379> MULTIOK127.0.0.1:6379> set a 3QUEUED127.0.0.1:6379> set b 4QUEUED127.0.0.1:6379> DISCARDOK127.0.0.1:6379> get a"1"127.0.0.1:6379> get b"2"

可以看到，a和b的初值分别为1、2，将set a 和set b 加入到一个事务后，并没有执行，而是用DISCARD将其取消掉，最后a、b的值并没有改变。

3. 错误处理

如果一个事务中的某个命令出错了会发生什么情况？要弄清楚这个问题，首先需要知道什么原因导致了命令执行错误。

• 语法错误

语法错误是指错误命令不存在或者命令参数的个数不对。比如：

127.0.0.1:6379> MULTIOK127.0.0.1:6379> SET key valueQUEUED127.0.0.1:6379> SET key(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command127.0.0.1:6379> ERRORCOMMAND key(error) ERR unknown command 'ERRORCOMMAND'127.0.0.1:6379> EXEC(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.

跟在MULTI命令后执行了3个命令：一个正确的命令，成功加入了事务队列；其余两个都有语法错误。而之哟啊有一个命令语法错误，执行EXEC命令后Redis就会直接返回错误，而语法正确的命令也不会执行。（Redis 2.6.5之前的版本会忽略有语法错误的命令，执行事务中其他正确的命令）

• 运行错误

运行错误是指在命令执行时出现的错误，比如使用散列类型的命令操作集合类的键，这种错误在实际执行之前Redis无法发现，所以在事务里这样的命令会被Redis接受并执行。如果事务里的一条命令出现了执行错误，事务里的其他的命令依然会继续执行（包括错误命令之后的命令）

127.0.0.1:6379> SET key 1QUEUED127.0.0.1:6379> SADD key 2QUEUED127.0.0.1:6379> SET key 3QUEUED127.0.0.1:6379> EXEC1) OK2) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value3) OK

可见，虽然SADD key 2出现了错误，但是SET key 3依然执行了。而Redis的事务没有关系型数据库事务提供的回滚（rollback）功能。为此开发者必须在事务执行出错后收拾剩下的摊子。为什么Redis不支持错误回滚？以下是这种做法的优点：

1. 因为不需要对回滚进行支持，所以 Redis 的内部可以保持简单且快速。
   
2. Redis 命令只会因为错误的语法而失败（并且这些问题不能在入队时发现），或是命令用在了错误类型的键上面：这也就是说，从实用性的角度来说，失败的命令是由编程错误造成的，而这些错误应该在开发的过程中被发现，而不应该出现在生产环境中。

鉴于没有任何机制能避免程序员自己造成的错误， 并且这类错误通常不会在生产环境中出现， 所以 Redis 选择了更简单、更快速的无回滚方式来处理事务。

4. WATCH命令

在一个事务中，只有当所有命令都依次执行完后才能得到每个结果的返回值，可能有些情况下需要先获得一条命令的返回值，然后再根据这个值执行下一条命令。例如，使用GET和SET两个命令来自己实现INCR函数，伪代码为：

def incr($key)    $value = GET $key    if not $value        $value = 0    $value = $value+1    SET $key,$value    return $value

如果两个客户端同时连接到Redis时有可能出现竞态条件（race condition）。例如，有两个客户端A和B都要执行incr函数，他们可能同时执行到了函数的第二行，得到某个值，比如1，然后+1并用SET赋值，最终的结果为2,而非预想中的3.

能够用事务来解决这一竞态条件呢？因为事务中的每个命令的执行结果都是最后一起返回的，所以无法将前一条命令的结果作为下一条命令的参数，即在执行SET命令时无法获得GET命令的返回值，也就无法做到增1的功能了。

换一种思路，在GET获得键值后保证该键值不被其他客户端修改，直到函数完成后才允许其他客户端修改该键值，这样也可以防止竞态条件。而这正是ＷＡＴＣＨ的功能。WATCH命令可以监控一个或者多个键，一旦其中有一个键被修改（或删除），之后的事务就不执行。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，所以在MULTI命令后可以修改WATCH监控的值），如：

127.0.0.1:6379> SET key 1OK127.0.0.1:6379> WATCH keyOK127.0.0.1:6379> SET key 2OK127.0.0.1:6379> MULTIOK127.0.0.1:6379> SET key 3QUEUED127.0.0.1:6379> EXEC(nil)127.0.0.1:6379> GET key"2"

上例中执行WATCH命令后，事务执行前修改了key的值（SET key 2），所以最后导致了事务执行的失败。那么，学会了WATCH命令后就可以通过事务自己实现incr函数了，伪代码为：

def inc($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命令返回值是多行字符串类型，所以代码使用result[0]来获得其中的第一个结果。

提示：由于WATCH命令的作用只是当被监控的键值被修改后阻止后一个事务的执行，而不能保证其他客户端不修改这一键值，所以需要在EXEC执行失败后重新执行这个函数。

执行EXEC命令后会取消对所有键的监控，如果不行执行事务中的命令，也可以使用ＵＮＷＡＴＣＨ命令来取消监控。比如,要实现hsetxx函数，作用于HSETNX命令类似，只不过仅当字段值存在时才赋值。为了必变竞态条件，使用事务来完成这一功能。

def hsetxx($key, $field, $value)    WATCH $key    $isFieldExists = HEXISTS $key, $field    if $isFieldExists        MULTI        HSET $key, $field, $value        EXEC    else        UNWATCH    return $isFieldExists

在代码中，会判断赋值字段是否存在，如果字段不存在的话就不执行事务中的命令，但需要使用UNWATCH命令来保证下一个事务的执行不受影响。