【Redis】Transaction（事务）

前言

Redis事务是一个组有多个Redis命令的集合，这些命令可以作为一个原子操作来执行。

Redis事务通常用于以下两种情况：

1. 保证操作的原子性：在多个命令的执行过程中，如果有一个命令执行失败，整个事务都需要回滚（撤销）到事务开始前的状态，确保数据的一致性。

2. 实现乐观锁：通过在事务中监视某些键，如果这些键在事务执行之前被其他客户端修改，则事务可以取消执行，从而避免了出现死锁或数据不一致的情况。

在Redis中，通过使用MULTI命令开始一个事务，然后将多个命令添加到事务中，最后使用EXEC命令来执行这些命令。如果事务中的任何一个命令执行失败，可以使用DISCARD命令来取消事务，或者使用UNWATCH命令来取消对键的监视。

Redis的与事务相关的命令说明：

1. DISCARD：用于取消一个事务，放弃事务中所有未执行的命令，并恢复到事务开始前的状态。
2. EXEC：用于执行一个事务，将所有已组装但未执行的命令一次性执行，并返回执行结果。
3. MULTI：用于组装一个事务，将多个命令放入事务中，等待后续的EXEC命令来执行这些命令。
4. UNWATCH：用于取消对所有键的监视，这个命令通常在使用WATCH命令监视一些键时使用，以确保在执行事务之前，这些键没有被其他客户端修改。
5. WATCH：用于监视一些键，一旦这些键在事务执行之前被改变，则取消事务的执行。这个命令通常与MULTI命令一起使用，用于实现类似于"乐观锁"的效果。

这些命令通常用于保证在Redis事务中的操作的原子性和一致性。通过将多个命令放入同一个事务中，可以确保这些命令作为一个整体一起执行，并且在有其他客户端对被监视的键进行修改时，能够适当地处理冲突和错误。

Redis 事务可以一次执行多个命令， 并且带有以下三个重要的保证：

1. 批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存。
2. 收到 EXEC 命令后进入事务执行，事务中任意命令执行失败，其余的命令依然被执行。
3. 在事务执行过程，其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

1. 开始事务。
2. 命令入队。
3. 执行事务。

DISCARD(取消事务，放弃执行事务块内的所有命令)

说明：

• DISCARD命令是Redis事务的一部分，用于取消当前事务，恢复到事务开始前的状态。
• 使用DISCARD命令可以在事务执行过程中取消事务，并且不会对已有的键值产生影响。

时间复杂度：

• O(1)。

返回值：

• 总是返回 OK 

---

以下是一个使用DISCARD命令的示例代码：

127.0.0.1:6379> multi # 开始一个事务
OK
127.0.0.1:6379> set key1 "value1" # 添加一个SET命令到事务中
QUEUED
127.0.0.1:6379> set key2 "value2" # 添加另一个SET命令到事务中 
QUEUED
127.0.0.1:6379> discard # 取消事务，不执行SET命令
OK

• 在这个示例中，通过使用DISCARD命令，第一个SET和第二个SET命令不会生效，并且整个事务都被取消了。
• 单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。
• 事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作，中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做。

EXEC(执行所有事务块内的命令)

说明：

• EXEC命令是Redis事务的一部分，用于执行事务中所有添加的命令。
• 当使用EXEC命令时，事务中的所有命令将作为一个原子操作被执行，如果有一个命令执行失败，整个事务将回滚到开始前的状态。
• 举例：假如某个(某些) key 正处于 WATCH 命令的监视之下，且事务块中有和这个(或这些) key 相关的命令，那么 EXEC 命令只在这个(或这些) key 没有被其他命令所改动的情况下执行并生效，否则该事务被打断终止。

时间复杂度：

• 事务块内所有命令的时间复杂度的总和。

返回值：

• 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 。

---

以下是一个使用EXEC命令的示例代码：

# 事务被成功执行


127.0.0.1:6379> MULTI
OK


127.0.0.1:6379> INCR userid
QUEUED


127.0.0.1:6379> INCR userid
QUEUED


127.0.0.1:6379> INCR userid
QUEUED

redis> PING
QUEUED

redis> EXEC
1) (integer) 1
2) (integer) 2
3) (integer) 3
4) PONG


# 监视 key ，且事务成功执行

127.0.0.1:6379> WATCH lock lock_value
OK

127.0.0.1:6379> MULTI
OK

127.0.0.1:6379> SET lock "xiaojian"
QUEUED

127.0.0.1:6379> INCR lock_value
QUEUED

127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) (integer) 1


# 监视 key ，且事务被打断

127.0.0.1:6379> WATCH lock lock_value     # 监视lock键 和 lock_value键
OK

127.0.0.1:6379> MULTI     # 开始一个事务
OK

127.0.0.1:6379> SET lock "mr"        # 就在这时，另一个客户端修改了 lock 键的值，另一个客户端修改 这个被监视的 lock键，此时事务必定是失败的!
QUEUED

127.0.0.1:6379> SET lock_value    # 此时就算 lock_value 没被修改，事务失败已成定局。
QUEUED

127.0.0.1:6379> EXEC                  # 因为 lock 被其他客户端修改，事务自动取消执行。
(nil)

MULTI(标记一个事务块的开始)

说明：

• MULTI命令是Redis事务的一部分，用于开始一个新事务，并将后续的命令添加到这个事务中，直到使用EXEC命令执行这些命令为止。
• 事务块内的多条命令会按照先后顺序被放进一个队列当中，最后由 EXEC 命令原子性(atomic)地执行。
• 使用MULTI命令可以将多个命令添加到事务中，并且可以在需要时使用DISCARD命令取消事务，或者使用EXEC命令执行事务中的所有命令。

时间复杂度：

• O(1)。

返回值：

• 返回 OK 。

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以下是一个使用MULTI命令的示例代码：

127.0.0.1:6379> multi # 标记事务开始
OK
127.0.0.1:6379> set key1 value1  # 多条命令按顺序入队
QUEUED
127.0.0.1:6379> set key2 valus2
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec # 执行
1) OK
2) OK

• 在这个示例中，通过使用MULTI命令，将两个SET命令添加到事务中，使用EXEC命令执行事务中的所有命令。或者可以使用DISCARD命令取消事务，这样两个SET命令都不会被执行。
• MULTI命令是Redis事务的一个重要组成部分，用于开始一个新事务并将后续的命令添加到这个事务中。

UNWATCH(取消 WATCH 命令对所有 key 的监视)

说明：

• UNWATCH命令是Redis事务的一部分，用于取消对所有键的监视，这个命令通常在使用WATCH命令监视一些键时使用，以确保在执行事务之前，这些键没有被其他客户端修改。
• 当使用UNWATCH命令时，Redis将取消对所有键的监视，如果有其他客户端在这些键上执行了修改操作，也不会影响当前客户端的事务执行。
• 如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。
• 因为 EXEC 命令会执行事务，因此 WATCH 命令的效果已经产生了；而 DISCARD 命令在取消事务的同时也会取消所有对 key 的监视，因此这两个命令执行之后，就没有必要执行 UNWATCH 了。

时间复杂度：

• O(1)。

返回值：

• 总是 OK 。

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以下是一个使用UNWATCH命令的示例代码：

127.0.0.1:6379> WATCH lock lock_value
OK

127.0.0.1:6379> UNWATCH
OK

WATCH(监视一个或多个key ，在事务执行之前这个或这些 key 被其他命令所改动，那么事务将被打断)

说明：

• WATCH命令是Redis事务的一部分，用于监视一些键，一旦这些键在事务执行之前被其他客户端修改，则事务会取消执行，从而避免了出现死锁或数据不一致的情况。
• 当使用WATCH命令时，客户端将开始监视指定的键，如果这些键在其他客户端上被修改，当前客户端的事务将自动取消执行。

时间复杂度：

• O(1)。

返回值：

• 总是返回 OK 。

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以下是一个使用WATCH命令的示例代码：

127.0.0.1:6379> watch key1  # 监视一个键  (注意：可以一条命令监视多个键  如：WATCH key1 key2)

127.0.0.1:6379> watch key2  # 再监视一个键  

127.0.0.1:6379> multi # 开始一个事务  

127.0.0.1:6379> set("key1", "value1")  # 在被监视的键上进行SET操作  

127.0.0.1:6379> set("key2", "value2")  # 在被另外

• 当使用WATCH命令监视了两个键后，开始一个新事务，并在被监视的键上执行SET操作，如果这些键在其他客户端上被修改，事务会自动取消执行。