Redis核心技术24-事务机制
# Redis核心技术24-事务机制
所谓的事务，就是指对数据进行读写的一系列操作。事务在执行时，会提供专门的属性保证，包括原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability），也就是 ACID 属性。这些属性既包括了对事务执行结果的要求，也有对数据库在事务执行前后的数据状态变化的要求。
# 事务ACID属性的要求
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。比如同时购买了两个商品，数据库就需要把两个商品的库存进行扣减。
一致性
就是指数据库中的数据在事务执行前后是一致的。
隔离性
数据库在执行一个事务时，其它操作无法存取到正在执行事务访问的数据。
持久性
数据库执行事务后，数据的修改要被持久化保存下来。当数据库重启后，数据的值需要是被修改后的值。
# Redis如何实现事务
Redis 提供了 MULTI、EXEC 两个命令来完成事务。下面我们来分析下：
- 第一步，客户端要使用一个命令显式地表示一个事务的开启。在 Redis 中，这个命令就是 MULTI。
- 第二步，客户端把事务中本身要执行的具体操作（例如增删改数据）发送给服务器端。虽然这些命令被客户端发送到了服务器端，但是Redis实例只是把这些命令暂存到一个命令队列中，并不会立即执行。
- 第三步，客户端向服务器端发送提交事务的命令，让数据库实际执行第二步中发送的具体操作。Redis 提供的 EXEC 命令就是执行事务提交的。当服务器端收到 EXEC 命令后，才会实际执行命令队列中的所有命令。
#开启事务
127.0.0.1:6379> MULTI
OK
#将a:stock减1，
127.0.0.1:6379> DECR a:stock
QUEUED
#将b:stock减1
127.0.0.1:6379> DECR b:stock
QUEUED
#实际执行事务
127.0.0.1:6379> EXEC
1) (integer) 4
2) (integer) 9
# Redis事务如何保证事务属性
# 原子性
如果事务正常执行，没有发生任何错误，那么，MULTI 和 EXEC 配合使用，就可以保证多个操作都完成。但是，如果事务执行发生错误了，要分三种情况讨论。
情况一
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。
这种情况，等到执行EXEC命令之后，Redis就会拒绝执行所有提交的命令操作，返回事务失败的结果。这样，事务中所有的命令都不会执行，保证了原子性。
情况二
事务操作入队时，命令和操作的数据类型不匹配，但 Redis 实例没有检查出错误。但是，在执行完 EXEC 命令以后，Redis 实际执行这些事务操作时，就会报错。不过，需要注意的是，虽然 Redis 会对错误命令报错，但还是会把正确的命令执行完。在这种情况下，事务的原子性就无法得到保证了。
这里Redis并没有提供回滚机制，虽然有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。
情况三
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。
在这种情况下，如果 Redis 开启了 AOF 日志，那么，只会有部分的事务操作被记录到 AOF 日志中。使用 AOF 恢复实例后，事务操作不会再被执行，从而保证了原子性。如果 AOF 日志并没有开启，那么实例重启后，数据也都没法恢复了，此时，也就谈不上原子性了。
小结
- 命令入队时就报错，会放弃事务执行，保证原子性；
- 命令入队时没报错，实际执行时报错，不保证原子性；
- EXEC 命令执行时实例故障，如果开启了 AOF 日志，可以保证原子性。
# 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。
情况一
命令入队时就报错，在这种情况下，事务本身就会被放弃执行，所以可以保证数据库的一致性。
情况二
命令入队时没报错，实际执行时报错，在这种情况下，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
在这种情况下，如果我们没有开启 RDB 或 AOF，那么，实例故障重启后，数据都没有了，数据库是一致的。
如果我们使用了 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被保存到 RDB 快照中，使用 RDB 快照进行恢复时，数据库里的数据也是一致的。
如果我们使用了 AOF 日志，而事务操作还没有被记录到 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。如果只有部分操作被记录到了 AOF 日志，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。
总结来说，无论那种情况，Redis事务机制对一致性属性还是有保证的。
# 隔离性
事务的隔离性保证，会受到和事务一起执行的并发操作的影响。而事务执行又可以分成命令入队（EXEC 命令执行前）和命令实际执行（EXEC 命令执行后）两个阶段。
- 并发操作在 EXEC 命令前执行，此时，隔离性的保证要使用 WATCH 机制来实现，否则隔离性无法保证；
- 并发操作在 EXEC 命令后执行，此时，隔离性可以保证。
WATCH 机制的作用是，在事务执行前，监控一个或多个键的值变化情况，当事务调用 EXEC 命令执行时，WATCH 机制会先检查监控的键是否被其它客户端修改了。如果修改了，就放弃事务执行，避免事务的隔离性被破坏。然后，客户端可以再次执行事务，此时，如果没有并发修改事务数据的操作了，事务就能正常执行，隔离性也得到了保证。
# 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 快照还未执行前，如果发生了实例宕机，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 采用了 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。