Redis事务和watch

redis的事务

严格意义来讲,redis的事务和我们理解的传统数据库(如mysql)的事务是不一样的。

redis中的事务定义

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

Redis保证一个事务中的所有命令要么都执行，要么都不执行。如果在发送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，所有的命令就都会被执行，即使此后客户端断线也没关系，因为Redis中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内的命令依次执行而不被其他命令插入。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。

redis事务持久性

事务不过是用队列包裹起了一组 Redis 命令，并没有提供任何额外的持久性功能，所以事务的持久性由 Redis 所使用的持久化模式决定：

• 在单纯的内存模式下，事务肯定是不持久的。
• 在 RDB 模式下，服务器可能在事务执行之后、RDB 文件更新之前的这段时间失败，所以 RDB 模式下的 Redis 事务也是不持久的。
• 在 AOF 的“总是 SYNC ”模式下，事务的每条命令在执行成功之后，都会立即调用 fsync 或 fdatasync 将事务数据写入到 AOF 文件。但是，这种保存是由后台线程进行的，主线程不会阻塞直到保存成功，所以从命令执行成功到数据保存到硬盘之间，还是有一段非常小的间隔，所以这种模式下的事务也是不持久的。
• 其他 AOF 模式也和“总是 SYNC ”模式类似，所以它们都是不持久的。

redis隔离性和一致性

redis事务在执行的过程中，不会处理其它命令，而是等所有命令都执行完后，再处理其它命令（满足隔离性）
redis事务在执行过程中发生错误或进程被终结，都能保证数据的一致性；（详见参考资料1)

事务的应用

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的账户中将钱划走，然后向B的账户增加相应的金额。这两个步骤必须属于同一个事务，要么全执行，要么全不执行。否则只执行第一步，钱就凭空消失了，这显然让人无法接受。

和传统的事务不同

和传统的mysql事务不同的事，即使我们的加钱操作失败,我们也无法在这一组命令中让整个状态回滚到操作之前

事务的错误处理

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，首先需要知道什么原因会导致命令执行出错。

语法错误

语法错误指命令不存在或者命令参数的个数不对。比如：

redis＞MULTI
OK
redis＞SET key value
QUEUED
redis＞SET key
(error)ERR wrong number of arguments for 'set' command
redis＞ errorCOMMAND key
(error) ERR unknown command 'errorCOMMAND'
redis＞ EXEC
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.

跟在MULTI命令后执行了3个命令：一个是正确的命令，成功地加入事务队列；其余两个命令都有语法错误。而只要有一个命令有语法错误，执行EXEC命令后Redis就会直接返回错误，连语法正确的命令也不会执行。

这里需要注意一点：
Redis 2.6.5之前的版本会忽略有语法错误的命令，然后执行事务中其他语法正确的命令。就此例而言，SET key value会被执行，EXEC命令会返回一个结果：1) OK。

运行错误

运行错误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型的键，这种错误在实际执行之前Redis是无法发现的，所以在事务里这样的命令是会被Redis接受并执行的。如果事务里的一条命令出现了运行错误，事务里其他的命令依然会继续执行（包括出错命令之后的命令），示例如下：

redis＞MULTI
OK
redis＞SET key
QUEUED
redis＞SADD key
QUEUED
redis＞SET key
QUEUED
redis＞EXEC
) OK
) (error) ERR Operation against a key holding the wrong kind of value
) OK
redis＞GET key
""

可见虽然SADD key 2出现了错误，但是SET key 3依然执行了。

Redis的事务没有关系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自己收拾剩下的摊子（将数据库复原回事务执行前的状态等,这里我们一般采取日志记录然后业务补偿的方式来处理，但是一般情况下，在redis做的操作不应该有这种强一致性要求的需求，我们认为这种需求为不合理的设计）。

Watch命令

大家可能知道redis提供了基于incr命令来操作一个整数型数值的原子递增，那么我们假设如果redis没有这个incr命令，我们该怎么实现这个incr的操作呢？

那么我们下面的正主watch就要上场了。

如何使用watch命令

正常情况下我们想要对一个整形数值做修改是这么做的(伪代码实现)：

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

但是上述的代码会出现一个问题,因为上面吧正常的一个incr(原子递增操作)分为了两部分,那么在多线程(分布式)环境中，这个操作就有可能不再具有原子性了。

研究过java的juc包的人应该都知道cas，那么redis也提供了这样的一个机制，就是利用watch命令来实现的。

watch命令描述

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，所以在MULTI命令后可以修改WATCH监控的键值）

利用watch实现incr

具体做法如下:

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

和此前代码不同的是，新代码在获取mykey的值之前先通过WATCH命令监控了该键，此后又将set命令包围在事务中，这样就可以有效的保证每个连接在执行EXEC之前，如果当前连接获取的mykey的值被其它连接的客户端修改，那么当前连接的EXEC命令将执行失败。这样调用者在判断返回值后就可以获悉val是否被重新设置成功。

注意点

由于WATCH命令的作用只是当被监控的键值被修改后阻止之后一个事务的执行，而不能保证其他客户端不修改这一键值，所以在一般的情况下我们需要在EXEC执行失败后重新执行整个函数。

执行EXEC命令后会取消对所有键的监控，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。

实现一个hsetNX函数

我们实现的hsetNX这个功能是：仅当字段存在时才赋值。

为了避免竞态条件我们使用watch和事务来完成这一功能（伪代码）：

    WATCH key
    isFieldExists = HEXISTS key, field
    if isFieldExists is
    MULTI
    HSET key, field, value
    EXEC
    else
    UNWATCH
    return isFieldExists

在代码中会判断要赋值的字段是否存在，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会受到影响。

优化网络特性

将多个命令打包批量发送到redis服务器执行，减少网络交互，优化性能，可能的解决方案：

1. 对于所有的get/set操作，可使用现有的mget/mset指令；
2. 对于各种不同类型的更新操作，可使用lua脚本将命令打包后，发送到服务器端一次执行；