Redis事务和乐观锁原理详解 _乐观锁

识字粗堪供赋役，不须辛苦慕公卿。这篇文章主要讲述Redis事务和乐观锁原理详解相关的知识，希望能为你提供帮助。
Redis事务和乐观锁原理详解得益于Redis单线程模型的内存处理，没有并发事务，所以无隔离级别概念。
1 事务命令1.1 MULTI

MUIIT命令执行，标识一个事务的开始，它总返回 OK 。收到该命令后，Redis就知道，接下来再收到的命令需要放到一个内部队列，当EXEC命令被调用时，所有队列中的命令才会被执行，保证原子性。
1.2 EXEC
表示一系列原子性操作的结束。
Redis收到该命令，表示所有要保证原子性的命令操作都已发送完成。此时，Redis开始执行刚才放到内部队列中的所有命令操作。
负责触发并执行事务中的所有命令：

若客户端在使用 MULTI 开启事务后，因断线而未成功执行 EXEC ，则事务中的所有命令都不会被执行
若客户端成功在开启事务之后执行 EXEC ，则事务中所有命令都会被执行

当使用 AOF 时， Redis 会使用单个 write(2) 命令将事务写入到磁盘中。

然而，若 Redis 服务器因某些原因被管理员杀死或硬件故障，则可能只有部分事务命令成功落盘。
若 Redis 在重新启动时发现 AOF 文件出了这样问题，则它会退出，并汇报一个错误。
使用redis-check-aof程序可修复这一问题：它会移除 AOF 文件中不完整事务的信息，确保服务器顺利启动。
从 2.2 版本开始，Redis 还可以通过乐观锁（optimistic lock）实现 CAS （check-and-set）操作。
DISCARD客户端可以清空事务队列，并放弃执行事务。
以下是一个事务例子，它原子地增加了 foo 和 bar 两个键的值：

> MULTI
OK
> INCR foo
QUEUED
> INCR bar
QUEUED
> EXEC
1) (integer) 1
2) (integer) 1

EXEC 命令的响应是一个数组，数组中的每个元素都是执行事务中的命令所产生的回复。
回复元素的先后顺序和命令发送的先后顺序一致。
当客户端处于事务状态时，所有传入的命令都会返回一个内容为 QUEUED 的状态回复（status reply），这些被入队的命令将在 EXEC 命令被调用时执行。
命令1到命令N是在MULTI命令后、EXEC命令前发送的，它们会被一起执行，保证原子性。

命令入队当一个客户端切换到事务状态后，服务器会根据这个客户端发送来的命令来执行不同的操作。如果客户端发送的命令为MLITL EXEC WATCH、 DISCARD中的一个，立即执行该命令，否则将命令放入一个事务队列，然后
向客户端返回QUEUED回复。

如果客户端发送的命令为EXEC、 DISCARD、WATCH、MULTI四个命令的其中一个，那么服务器立即执行这个命令。
如果客卢端发送的是四个命令以外的其他命令，服务器不立即执行这个命令。首先检查此命令的格式是否正确，如果不正确，服务器会在客户端状态(redisClient) 的flags属性关闭REDIS_MULTI标识，并且返回错误信息给客户端。如果正确，将这个命令放入一个事务队列里面，然后向客户端返回QUEUED回复。

事务队列是按照FIFO的方式保存入队的命令。
事务执行
事务中的错误使用事务时可能会遇上以下两种错误：
事务在执行 EXEC 前入队的命令可能会出错。比如说，命令可能会产生语法错误（参数数量错误，参数名错误，等等），或者其他更严重的错误，比如内存不足（如果服务器使用 maxmemory 设置了最大内存限制的话）。
发生在 EXEC 执行之前的错误，客户端以前的做法是检查命令入队所得的返回值：

如果命令入队时返回 QUEUED ，则入队成功
否则，即入队失败如果有命令在入队时失败，则大部分客户端都会停止并取消该事务。

但从 Redis 2.6.5 开始，服务器会对命令入队失败的情况进行记录，并在客户端调用 EXEC 命令时，拒绝执行并自动放弃这个事务。
Redis 2.6.5 以前， Redis 只执行事务中那些入队成功的命令，而忽略那些入队失败的命令。而新的处理方式则使得在流水线（pipeline）中包含事务变得简单，因为发送事务和读取事务的响应都只需要和服务器进行一次通讯。
命令可能在 EXEC 调用之后失败事务中的命令可能处理了错误类型的键，比如将列表命令用在了字符串键上面，诸如此类。
至于那些在 EXEC 命令执行之后所产生的错误，并没有对它们进行特别处理：即使事务中有某个/某些命令在执行时产生了错误，事务中的其他命令仍然会继续执行。
从协议的角度来看这个问题，会更容易理解一些。以下例子中， LPOP 命令的执行将出错，尽管调用它的语法是正确的：

Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is ^].
MULTI
+OK
SET a 3
abc
+QUEUED
LPOP a
+QUEUED
EXEC
*2
+OK
-ERR Operation against a key holding the wrong kind of value

EXEC 返回两条bulk-string-reply：第一条是 OK ，而第二条是 -ERR 。至于怎样用合适的方法来表示事务中的错误，则是由客户端自己决定的。

Redis 不会停止执行事务中的命令即使事务中有某条/某些命令执行失败了，事务队列中的其他命令仍然会继续执行。

以下例子展示的是另一种情况，当命令在入队时产生错误，错误会立即被返回给客户端：

MULTI
+OK
INCR a b c
-ERR wrong number of arguments for incr command

因为调用 INCR 命令的参数格式不正确，所以这个 INCR 命令入队失败。
为什么 Redis 不支持回滚（roll back）使用过mysql的，都会好奇为何 “Redis 在事务失败时不进行回滚，而是继续执行余下的命令”。
优点

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）或命令用在了错误类型的key：即从实用性来看，失败的命令是由编程错误导致，而这些错误应该在开发过程中被发现，而不该出现在生产环境。
因为无需支持回滚，所以 Redis 可保持简单快速

有人认为 Redis 处理事务的做法会产生 bug ，但注意通常情况下，回滚并不能解决编程错误带来的问题。举个例子，如果你本来想通过 INCR 命令将value加上 1 ，却不小心加上了 2 ，又或者对错误类型的键执行了 INCR ，回滚是没有办法处理这些情况的。
放弃事务当执行 DISCARD 命令时，事务会被放弃，事务队列会被清空，并且客户端会从事务状态中退出：

> SET foo 1
OK
> MULTI
OK
> INCR foo
QUEUED
> DISCARD
OK
> GET foo
"1"

check-and-set 操作实现乐观锁WATCH 命令可以为 Redis 事务提供 check-and-set （CAS）行为。
被 WATCH 的键会被监视，并会发觉这些键是否被改动过了。如果有至少一个被监视的键在 EXEC 执行之前被修改了，那么整个事务都会被取消， EXEC 返回nil-reply来表示事务已经失败。
案例原子地为某值+1（假设 INCR 不存在）。
可能会这样做：

val = GET mykey
val = val + 1
SET mykey $val

这个实现在只有一个客户端时执行得很好。但多个客户端同时对同一个键操作时，就会产生竞态。
比如两个客户端 A 和 B 都读取了键原来的值，比如 10 ，则两个客户端都会将键的值设为 11 ，但正确的结果应该是 12。
WATCH即可解决这类问题：

WATCH mykey
val = GET mykey
val = val + 1
MULTI
SET mykey $val
EXEC

在 WATCH 执行后， EXEC 执行前，若有其他客户端修改了 mykey 的值，则当前客户端事务失败。程序需要做的，就是不断重试该操作，直到没有发生冲突。
这种锁称作乐观锁，大多数情况下，不同的客户端会访问不同键，碰撞情况一般很少，所以通常并不需要重试。
WATCHWATCH是个乐观锁，可为Redis事务提供check-and-set (CAS) 行为。可监控一或多个键，一旦有个键被修改(或删除)，之后的事务就不会执行，监控一直持续到EXEC命令。
MULTI命令用于开启一个事务,它总是返回0K。MULTI执行之后，客户端可以继续向服务器发送任意多条命
令,这些命令不会立即被执行，而是被放到一个队列中，当EXEC命令被调用时，所有队列中的命令才会被执
行。
EXEC:执行所有事务块内的命令。返回事务块内所有命令的返回值,按命令执行的先后顺序排列。当操作被
打断时，返回空值nil。
通过调用DISCARD,客户端可以清空事务队列，并放弃执行事务，并且客户端会从事务状态中退出。
UNWATCH命令可以取消watch对所有key的监控。

WATCH 使得 EXEC 命令需要有条件地执行：事务只能在所有被监视键都没有被修改的前提下执行，如果这个前提不能满足的话，事务就不会被执行。
WATCH 命令可被调用多次。对键的监视从 WATCH 执行之后开始生效，直到调用 EXEC。
用户可以在单个 WATCH 命令中监视任意多个键，如下：

redis> WATCH key1 key2 key3
OK

当 EXEC 被调用时，不管事务是否成功执行，对所有键的监视都会被取消。
另外，当客户端断开连接时，该客户端对键的监视也会被取消。
使用无参的 UNWATCH 命令可以手动取消对所有键的监视。对于一些需要改动多个键的事务，有时候程序需要同时对多个键进行加锁，然后检查这些键的当前值是否符合程序的要求。当值达不到要求时，就可以使用 UNWATCH 命令来取消目前对键的监视，中途放弃这个事务，并等待事务的下次尝试。
使用 WATCH 实现 ZPOP
WATCH 可以用于创建 Redis 没有内置的原子操作。举个例子，以下代码实现了原创的 ZPOP 命令，它可以原子地弹出有序集合中分值（score）最小的元素：

WATCH zset
element = ZRANGE zset 0 0
MULTI
ZREM zset element
EXEC

程序只要重复执行这段代码，直到 EXEC 的返回值不是nil-reply响应即可。
总结【Redis事务和乐观锁原理详解】Redis 中的脚本本身就是一种事务，所以任何在事务可完成的事，在脚本里面也能完成。
一般使用脚本还更简单更快。因为脚本 Redis 2.6 才引入，所以导致 Redis 同时存在两种处理事务的方案。不过Redis并不打算在短时间内就移除事务，因为事务提供了一种即使不使用脚本，也可避免竞争条件的方法，而且事务实现并不复杂。