Redis事务详解
Redis事务的定义知道吗？
答: redis的事务是一个单独隔离的操作，它会将一系列指令按需排队并顺序执行，期间不会被其他客户端的指令插队。
事务三大指令multi、exec、discard是什么？
答:
- multi:开启事务
- exec:执行事务
- 取消事务
如下图，通过multi，当前客户端就会开启事务，后续的指令都会安迅存到队列中。当用户键入exec后，这些指令都会按顺序执行。
若开启multi后输入若干指令，在键入discard，则之前的指令通通取消执行。
基础示例
开启事务并提交
# 开启事务
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
# 将两个指令组队
127.0.0.1:6379(TX)> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set k2 v2
QUEUED
# 执行两个指令
127.0.0.1:6379(TX)> EXEC
1) OK
2) OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "k1"
2) "k2"
127.0.0.1:6379>
事务的错误和回滚的情况了解嘛？
答: 分别由组队时错误和执行命令时错误两种情况
组队时错误
如下，我们在组队时输入错误的指令，redis会之间将所有指令都会失效，因为这是一个问题队列。
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set k33
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
127.0.0.1:6379(TX)> set k4 v4
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379>
执行时错误
执行时错误比较特殊，他在按序处理所有指令，遇到错误就按正常流程处理继续执行下去。
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> INCR k1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> EXEC
1) OK
2) (error) ERR value is not an integer or out of range
3) OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "k1"
2) "k2"
127.0.0.1:6379>
小结
为什么组队时出错和运行时出错会出现两种不同的情况呢？其实我们可以这样理解:
1. 组队时出错，错误对于redis来说是已知的，从设计者的角度出发，对于已知的错误我们需要提醒用户进行处理，所以就让事务中的所有指令都失效。
2. 运行时出错:因为错误是未知的，所以redis必须执行时才能知道错误，而redis也无错误回滚机制，所以就出现了将错就错，继续执行后续指令并有效的情况。
为什么redis需要事务呢？
答: 最经典的就是高并发导致超卖问题
超卖问题
如下图，假设一个秒杀活动中有3个用户，高并发场景下,执行以下步骤
1. 都从数据库中查询到商品，若大于0开抢，小于等于0通知用户秒杀活动结束
2. 有两个用户线程在此期间休眠
3. 1人抢到商品，数据库扣为0
4. 另外两个线程此时复活，由于休眠前查询到库存为1，也都执行抢产品的逻辑，导致库存最终变为-2，出现超卖问题
悲观锁
悲观锁(Pessimistic Lock) 认为自己操作的数据很可能会被他人修改，所以每次进行操作前都会对数据上锁，常见的关系型数据库MySQL的行锁、表锁等都是基于这种锁机制。
乐观锁
乐观锁(Optimistic Lock) 认为自己操作的数据不会被他人修改，当用户使用乐观锁锁住数据时，用户对拿到当前数据的版本号，修改完成后，会比较这个版本号和数据的版本号是否一致，若一致则说明别人没动过，提交修改操作。反之就是数据被他人动过，用户持有数据过期，提交失败。redis就是利用这种check and set机制实现事务的。
redis就是通过CAS(check and set)实现乐观锁的，通过watch指令监听一个或者多个key值，当用户提交修改key值的事务时，会检查监听的key是否发生变化。若没有发生变化，则提交成功。
下面我们就来演示一下乐观锁，首先redis设置一个名为key的值，并且对这个客户端上锁
# 刷新数据库
127.0.0.1:6379> FLUSHDB
OK
# 设置key值
127.0.0.1:6379> set key 10
OK
# 监听key
127.0.0.1:6379> WATCH key
OK
# 开启事务
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
客户端2同样开启监听并开启事务
# 监听key
127.0.0.1:6379> WATCH key
OK
# 开启事务
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
客户端1提交修改
# 指令加入队列
127.0.0.1:6379(TX)> INCR key
QUEUED
# 执行指令，可以看到执行成功，修改了一条数据，值被更新为11
127.0.0.1:6379(TX)> EXEC
1) (integer) 11
回到客户端2指令组队并提交，可以看到提交结果失败了，返回nil
127.0.0.1:6379(TX)> INCR key
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(nil)
可以上到两个客户端同时监听一个key值，第一个客户端修改后，第2个客户端的修改就无法成功提交，说明redis的watch是基于乐观锁机制的。
为什么redis不支持事务回滚
答:
- redis实际上是支持事务回滚的，只不过这种回滚是发生在指令组队阶段，因为这些指令是可以预知的。
- 对于运行时出错，redis是不支持回滚的，因为情况是未知的，所以为了保证redis简单快速，所以设计者并未将运行时出错的事务回滚。
如何理解redis的事务与ACID
答:
- 原子性: redis设计者认为他们是支持原子性的，因为原子性的概念是:所有指令要么全部执行，要么全部不执行。而非一起成功或者失败。
- 一致性: redis事务保证命令失败(组队时出错)的情况下可以回滚，确保了一致性。
- 隔离性: redis是基于单线程的，所以执行指令时不会被其他客户端打断，保证了隔离性。但是redis并没有像其他关系型数据库一样设计隔离级别。
- 持久性: 持久性的定义为事务处理结束后，对数据的修改就是永久的，即便系统故障也不会丢失。)，考虑到性能问题，redis无论rdb还是aof都是异步持久化，所以并不能保证持久性。
Redis事务的其他实现方式了解过嘛？
答: 基于lua脚本可以保证redis指令一次性执按顺序执行完成，并且不会被其他客户端打断。我们可以将其想象为redis实现悲观锁的一种方式，但是这种方式却无法实现事务回滚。
Redis事务三特性是什么?
答:
- 单独的隔离操作:事务中的命令都会序列化并且按序执行，执行过程中不会被其他客户端的指令打断。
- 没有隔离级别的概念: 事务提交前所有指令都不会被执行。
- 无原子性:上文示例已经演示过，执行时出错某段指令，事务过程中的指令仍然会生效。
面试题
如何使用 Redis 事务？
Redis 可以通过 MULTI，EXEC，DISCARD 和 WATCH 等命令来实现事务(transaction)功能。
Redis 支持原子性吗？
redis事务出错不回滚使得很多人认为redis事务是未被原子性这一原则的，实际上redis设计者不这么认为，因为redis设计者认为原子性的定义为:所有指令要么一起执行，要么全都不执行，而不是完全成功。
如何解决 Redis 事务的缺陷？
从上文我们看出基于redis事务进行秒杀方面的需求时会出现库存遗留问题，这就是redis事务乐观锁机制的缺陷。
为了保证所有事务都能一次性的执行，我们可以使用lua脚本更快(lua脚本可以轻易调用C语言库函数以及被C语言直接调用)、更有效(基于lua脚本可以保证指令一次性被执行不会被其他线程打断)，但是这种方案不支持回滚。
小结
Redis进阶 - 事务：Redis事务详解
Redis常见面试题总结(下)