深入浅出 Redis 事务
事务大家都熟悉吧，要么全部执行，要么全部不执行，今天我们就来讲讲 Redis 的事务🏃🏃🏃
一、事务基本使用
在讲解事务的原理之前，我们先来看看 Redis 事务是如何使用的吧
事务在其他语言中，一般分为以下三个阶段：
- 开启事务——Begin Transaction
- 执行业务代码，提交事务——Commit Transaction
- 业务处理中出现异常，回滚事务——Rollback Transaction
但是，Redis 中的事务是不是也是如此呢？🤭🤭🤭
Redis 中的事务从开始到结束也是要经历三个阶段：
- 开启事务
- 命令入列
- 执行事务/放弃事务
其中，开启事务使用 multi 命令，事务执行使用 exec 命令，放弃事务使用 discard 命令。
1、开启事务
multi 命令用于开启事务，实现代码如下：
> multi
OKmulti 命令可以让客户端从非事务模式状态，变为事务模式状态，如下图所示：
>
小贴士：multi 命令不能嵌套使用，如果已经开启了事务的情况下，再执行 multi 命令，会提示如下错误：
(error) ERR MULTI calls can not be nested
当客户端是非事务状态时，使用 multi 命令，客户端会返回结果 OK，如果客户端已经是事务状态，再执行 multi 命令会发生不能嵌套的错误，但不会终止客户端为事务的状态，如下图所示：
2、命令入队
客户端进入事务状态之后，执行的所有常规 Redis 操作命令（非触发事务执行或放弃和导致入列异常的命令）会依次入列，命令入列成功后会返回 QUEUED，此时命令并不会立即执行，如下代码所示：
> multi
OK
> set k v
QUEUED
> get k
QUEUED执行流程如下图所示：
小贴士：命令会按照先进先出（FIFO）的顺序出入列，也就是说事务会按照命令的入列顺序，从前往后依次执行。
3、执行事务/放弃事务
执行事务的命令是 exec，放弃事务的命令是 discard。
执行事务示例代码如下：
> multi
OK
> set k v2
QUEUED
> exec
1) OK
> get k
"v2"放弃事务示例代码如下：
> multi
OK
> set k v3
QUEUED
> discard
OK
> get k
"v2"执行流程如下图所示：
二、事务错误&回滚
事务执行中的错误分为以下三类：
- 执行时才会出现的错误（简称：执行时错误）；
- 入列时错误，不会终止整个事务；
- 入列时错误，会终止整个事务。
执行时错误
示例代码如下：
> get k # 查询 key 原值
"v"
> multi # 开启事务
OK
> set k v2 # 设置新值 v2
QUEUED
> expire k 10s # 设置错误命令，因为 expire 只支持数字
QUEUED
> exec # 执行事务
1) OK
2) (error) ERR value is not an integer or out of range
> get k # 查询事务中修改的值，部分已成功执行
"v2"从以上结果可以看出，即使事务队列中某个命令在执行期间发生了错误，事务也会继续执行，直到事务队列中所有命令执行完成。
入列错误不会导致事务结束
示例代码如下：
> get k # 查询 key 原值
"v"
> multi # 开启事务
OK
> set k v2 # 设置新值 v2
QUEUED
> multi # 发生错误
(error) ERR MULTI calls can not be nested
> exec # 执行事务
1) OK
> get k
"v2" # 事务执行成功可以看出，重复执行 multi 会导致入列错误，但不会终止事务，最终查询的结果是事务执行成功了。除了重复执行 multi 命令，还有在事务状态下执行 watch 也是同样的效果
入列错误导致事务结束
示例代码如下：
> get k # 查询 key 原值
"v2"
> multi # 开启事务
OK
> set k v3 # 设置新值 v3
QUEUED
> set k # 入队命令错误，没有 value 值
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
> exec
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
> get k # 查询缓存，事务未正常执行
"v2"为什么不支持事务回滚？
其实，Redis 中并没有提供回滚机制。虽然 Redis 提供了 DISCARD 命令，但是这个命令只能用来主动放弃事务执行，把暂存的命令队列清空，起不到回滚的效果
- Redis 作者认为 Redis 事务的执行时，错误通常都是编程错误造成的，这种错误通常只会出现在开发环境中，而很少会在实际的生产环境中出现，所以他认为没有必要为 Redis 开发事务回滚功能；
- 不支持事务回滚是因为这种复杂的功能和 Redis 追求的简单高效的设计主旨不符合。
这里不支持事务回滚，指的是不支持运行时错误的事务回滚。
三、监控
watch 命令用于客户端并发情况下，为事务提供一个乐观锁（CAS，Check And Set，相信大家学Java并发编程的时候学过了），也就是可以用 watch 命令来监控一个或多个变量，如果在事务的过程中，某个监控项被修改了，那么整个事务就会终止执行。
watch 基本语法如下：
watch key [key ...]watch 示例代码如下：
> watch k
OK
> multi
OK
> set k v2
QUEUED
> exec
(nil)
> get k
"v"小贴士：以上事务在执行期间，也就是开启事务（
multi）之后，执行事务（exec）之前，模拟多客户端并发操作了变量 k 的值，这个时候再去执行事务，才会出现如上结果，exec执行的结果为nil。注意：即使把原对象的值重新赋值给了原对象，这个时候 watch 命令也会认为监控对象还是被修改了。
可以看出，当执行 exec 返回的结果是 nil 时，表示 watch 监控的对象在事务执行的过程中被修改了。从 get k 的结果也可以印证，因为事务中设置的值 set k v2 并未正常执行。
执行流程如下图所示：
小贴士：
watch命令只能在客户端开启事务之前执行，在事务中执行watch命令会引发错误，但不会造成整个事务失败，如下代码所示：
> multi # 开启事务
OK
> set k v3
QUEUED
> watch k
(error) ERR WATCH inside MULTI is not allowed # 引发错误
> exec
1) OK
> get k # watch 报错并不影响其他语句执行
"v3"unwatch 命令用于清除所有之前监控的所有对象（键值对）
unwatch 示例如下所示：
> set k v
OK
> watch k
OK
> multi
OK
> unwatch
QUEUED
> set k v2
QUEUED
> exec
1) OK
2) OK
> get k
"v2"可以看出，即使在事务的执行过程中，k 值被修改了，因为调用了 unwatch 命令，整个事务依然会顺利执行。
四、事务的 ACID 属性
以上都是讲了 Redis 事务的基本使用；事务嘛，肯定是离不开 ACID 属性的，即 原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）。现在就让我们开始讲 Redis 中事务的 ACID 属性吧🤣🤣🤣
先简单介绍一下各属性都是啥意思：
原子性： 就是一个事务中的多个操作必须都完成，或者都不完成
一致性：就是指数据库中的事务执行前后都是一致的
隔离性：它要求数据库在执行一个事务时，其他操作无法存取到正在还行事务访问的数据
持久性：数据执行事务后，数据的修改要被持久化保存下来，当数据重启后，数据的值需要是被修改后的值
1、原子性
这里需要分三种情况考虑：
第一种情况是，在执行 EXEC 命令前，客户端发送的操作命令本身就有错误（比如语法错误，使用了不存在的命令）在命令入队时就被 Redis 实例判断出来了
对于这种情况，在命令入队时，Redis 就会报错并且记录下这个错误，此时我们还可以继续提交命令操作。等到执行 EXEC 命令之后， Redis 就会拒绝所有提交的命令操作，返回事务失败的结果。这样，事务中的所有命令都不会在执行了，从而保证了原子性
第二种情况是：事务操作入队时，命令和操作的数据类型不匹配，但是 Redis 实例没有检测出错误，当我们执行完 EXEC 命令以后，Redis 就行执行队列中的所有命令，发现命令有错，就会报错。但是此时 Redis 还是会把正确的命令执行完，所以此时并不会保证事务的原子性
第三种情况是：在执行事务的 EXEC 命令时，Redis 实例发生了故障，导致事务执行失败
假如此时我们的 Redis 开启了 AOF 日志，那么有部分事务被记录到 AOF 日志中，我们可以把已经完成的事务从 AOF 去除，这样，当我们使用 AOF 恢复实例时，事务操作不会再执被执行，从而保证原子性
假如你的 AOF 日志没有开启，实例重启后，数据也都没法恢复了，此时更加谈不上原子性了
2、一致性
事务的一致性保证会受到错误命令、实例故障的影响，所以我们按照命令出错和实例故障的发生时机，分情况：
情况一：命令入队时就报错
此时事务本身就会被放弃执行，所以可以保证数据的一致性
情况二：命令入队时没有报错，实际执行时报错
此时有错误的命令不会被执行，正确的命令可以正常执行，也不会改变数据库的一致性
情况三：EXEC 命令执行时实例发生故障
此时实例故障会进行重启，这和恢复数据的方式有关，分为 RDB 和 AOF 两种情况：
如果没有开始 RDB 和 AOF，那么实例故障重启后，数据都没有了，数据库是一致的
如果使用了 RDB 快照，因为 RDB 快照不会在事务执行时执行，所以事务命令操作的结果不会保存到 RDB 快照中，使用 RDB 快照进行恢复是，数据库里的数据也是一致的
如果使用 AOF 日志，加入事务操作还没有记录到 AOF 日志时，实例就发生了故障，那么使用 AOF 日志恢复的数据库数据是一致的。加入有部分数据记录到了 AOF， 我们可以使用 redis-check-aof 清除事务中已经完成的操作，数据库恢复后也是一致的
总的来说，在命令执行错误或 Redis 发送故障时，Redis 事务机制对一致性是由保证的
3、隔离性
隔离性也分两种情况进行说明：
并发操作在 EXEC 命令前执行，此时，隔离性的保证要使用 WATCH 机制实现，否则隔离性无法保证
相信大家对 WATCH 机制不陌生了吧（上文已经讲的很清楚了😅😅😅），当并发操作在 EXEC 命令前执行时，事务的命令操作都是存储在命令队列中的，如果在事务执行之前，开启了 WATCH 机制，假如其他的客户端修改了 key，此时就会放弃事务的执行。当客户端再次执行事务时，假如 key 没有被修改，事务就能正常执行，从而保证隔离性。
假如没有开启 WATCH 机制，被修改的操作还是会执行，此时隔离性不会得到保障
并发操作在 EXEC 命令后执行，此时隔离性可以保证
因为 Redis 是单线程执行命令，在执行 EXEC 命令后，Redis 会保证把命令队列中的所有命令执行完。所以，此时并发操作不会破坏事务的隔离性
4、持久性
因为 Redis 是内存数据库，所以，数据是否持久化保存完全取决于 Redis 的持久化配置模式
如果 Redis 没有使用 RDB 或 AOF，那么事务的持久化属性肯定得不到保证，如果 Redis 使用了 RDB 模式，那么，在一个事务执行后，而下一次的 RDB 快照还为执行前，如果发生了宕机，这种情况下，事务修改的数据也是不能保证持久化的
如果 Redis 使用了 AOF 模式，因为 AOF 模式的三种配置选项 no、everysec和always都会存在数据丢失的情况，所以，事务的持久性属性也还是得不到保证
所以，不管 Redis 采用什么持久化模式，事务的持久性属性是得不到保证的
五、小结
以上讲了这么多，相信大家都看累了，那好，我们现在来个总结吧🥰🥰🥰
事务为多个命令提供一次性按顺序执行的机制，与 Redis 事务相关的命令有以下五个：
multi：开启事务exec：执行事务discard：丢弃事务watch：为事务提供乐观锁实现unwatch：取消监控（取消事务中的乐观锁）
正常情况下 Redis 事务分为三个阶段：开启事务、命令入列、执行事务。Redis 事务并不支持运行时错误的事务回滚，但在某些入列错误，如 set key 或者是 watch 监控项被修改时，提供整个事务回滚的功能。
Redis 的 ACID 讲的也很清楚了，如果有其他问题，其实我也不会🤪🤪🤪
巨人的肩膀：
