事务是指一个执行过程,要么全部执行成功,要么失败什么都不改变。不会存在一部分成功一部分失败的情况,也就是事务的ACID四大特性(原子性、一致性、隔离性、持久性)。但是redis中的事务并不是严格意义上的事务,它只是保证了多个命令执行是按照顺序执行,在执行过程中不会插入其他的命令,并不会保证所有命令都成功。也就是说在命令执行过程中,某些命令的失败不会回滚前面已经执行成功的命令,也不会影响后面命令的执行。
redis中的事务跟pipeline很类似,但pipeline是批量提交命令到服务器,服务器执行命令过程中是一条一条执行的,在执行过程中是可以插入其他的命令。而事务是把这些命令批量提交到服务器,服务器执行命令过程也是一条一条执行的,但是在执行这一批命令时是不能插入执行其他的命令,必须等这一批命令执行完成后才能执行其他的命令。
1、事务基本结构
与数据库事务执行过程类似,redis事务是由multi、exec、discard三个关键字组成,对比数据库事务的begin、commit、rollback三个关键字。
命令行示例如下:
127.0.0.1:6379> set key1 value111
OK
127.0.0.1:6379> set key2 value222
OK
127.0.0.1:6379> mget key1 key2
1) "value111"
2) "value222"
127.0.0.1:6379>
# 第一个事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set key1 value-111
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> setm key2 value-222
(error) ERR unknown command `setm`, with args beginning with: `key2`, `value-222`,
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> mget key1 key2
1) "value111"
2) "value222"
127.0.0.1:6379>
# 第二个事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set key1 value-111
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set key2 value-222
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> discard
OK
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> mget key1 key2
1) "value111"
2) "value222"
127.0.0.1:6379>
# 第三个事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set key1 value-111
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set key3 value-333 vddd
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set key2 value-222
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
1) OK
2) (error) ERR syntax error
3) OK
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> mget key1 key2 key3
1) "value-111"
2) "value-222"
3) (nil)
127.0.0.1:6379>
在上面的示例过程中,第一个事务执行时输入了一个错误的命令,在提交事务时整个命令都没有执行;第二个事务提交了多个命令,但是最后回滚了事务,整个事务也不会执行;第三个事务在提交命令时,故意设置一个执行失败的命令,会发现这个失败的命令并不会影响其他命令的成功。
2、事务的执行步骤
redis中的事务是分两步执行的:第一步命令排队,也就是将所有要执行的命令添加到一个队列中,在这一步中命令不会真正执行;第二步命令执行或取消,在这一步中真正处理队列中的命令,如果是exec命令,就执行这些命令;如果是discard命令,就取消执行命令。这里需要注意,如果在排队中某些命令解析出错,即使调用了exec命令,整个队列中的命令也不会执行;但是如果在执行过程中出现了错误,它并不会影响其他命令的正常执行,一般使用封装好的客户端不会出现这种命令错误情况。
3、并发事务
多线程的项目就会有并发问题,并发问题就会存在数据不一致,数据库中解决并发问题是通过锁来实现的,在操作数据前加锁,保证数据在整个执行过程中不被其他程序修改。这种方式加锁是悲观锁,每次更新操作都认为数据会被其他程序修改,导致程序的并发性能不好;还有一种加锁方式是乐观锁,每次直到真正更新数据时才判断数据是否被更新了,如果数据被更新就放弃操作,对于读多写少的场景非常适合,一般实现乐观锁是通过版本号机制。
redis中就支持这种乐观锁机制,它的实现是通过watch
命令,在开始执行事务前先通过watch
监控被更新的key,如果在事务执行时发现这些key被修改了,那么就不执行事务中的命令。
下面演示的是扣费场景:在进行扣费前,先判断用户的余额,如果余额够扣,就扣减用户的账号余额;如果余额不足,就不能扣减账号余额。
- watch某个key后,如果数据没有被其他客户端修改,事务将成功执行:
127.0.0.1:6379> set user:balance:1 100
OK
127.0.0.1:6379> watch user:balance:1
OK
127.0.0.1:6379> get user:balance:1
"100"
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> incrby user:balance:1 -100
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
1) (integer) 0
127.0.0.1:6379> get user:balance:1
"0"
127.0.0.1:6379>
-
watch某个key后,如果key对应的值被其他程序修改了,执行事务将不成功;如果不用watch命令,事务会成功执行。
下图展示了在两个客户端验证事务:
1、首先在下面的客户端设置键的值为100;
2、然后设置 watch 该值,并且开启事务;
3、执行减100的命令;
4、在上面的客户端中修改这个键的值,减3;
5、下面的客户端执行 exec 命令提交事务。
这几个步骤执行完成后,发现数据没有修改成功,表示 watch 命令监控到数据变动没有执行事务中的命令。
下面演示步骤与上面一样,只不过在事务前没有 watch 命令,发现数据被修改了。
-
watch命令只对当前客户端中的 multi / exec 之间的命令有影响,不在它们之间的命令不受影响,可以正常执行:
127.0.0.1:6379> set user:balance:1 100
OK
127.0.0.1:6379> watch user:balance:1
OK
127.0.0.1:6379> incrby user:balance:1 -3
(integer) 97
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379(TX)> incrby user:balance:1 -100
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set watchkey aaa
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(nil)
127.0.0.1:6379> mget user:balance:1 watchkey
1) "97"
2) (nil)
127.0.0.1:6379>
上面这段代码在watch命令后对键的值进行了修改,发现更新成功;watch的key对应值被修改了,导致事务内的命令不执行,所以后面mget命令没有获取到新的值。
- 与watch对应有一个unwatch命令,它表示watch某个key后可以通过unwatch取消监控;如果watch某个key后有 exec 或 discard 命令执行,程序会自动取消监控,不必再使用unwatch取消监控:
127.0.0.1:6379> watch user:balance:1
OK
127.0.0.1:6379> unwatch
OK
127.0.0.1:6379>
4、代码中使用
- 使用jedis实现扣费逻辑
首先还是先使用jedis测试上面提出扣费场景:
引入依赖:
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
<version>4.3.0</version>
</dependency>
主要代码逻辑如下:
import redis.clients.jedis.*;
import java.time.Duration;
import java.util.List;
public class JedisUtil {
/**
* 连接池
*/
private JedisPool jedisPool;
/**
* 连接初始化
* @param host
* @param port
* @param password
*/
public JedisUtil(String host, int port, String password) {
JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
config.setMaxTotal(256);
config.setMaxIdle(256);
config.setMinIdle(1);
config.setMaxWait(Duration.ofMillis(300));
if(password != null && !"".equals(password)) {
jedisPool = new JedisPool(config, host, port, 500, password);
} else {
jedisPool = new JedisPool(config, host, port, 500);
}
}
/**
* 关闭连接池
*/
public void close() {
if(jedisPool != null && !jedisPool.isClosed()) {
jedisPool.clear();
jedisPool.close();
}
}
/**
* 获取连接
* @return
*/
public Jedis getJedis() {
if(jedisPool != null && !jedisPool.isClosed()) {
return jedisPool.getResource();
}
return null;
}
/**
* 归还jedis对象
* @param jedis
*/
public void returnJedis(Jedis jedis) {
if(jedis != null) {
jedis.close();
}
}
public static void main(String[] args) {
// 获取jedis连接
JedisUtil util = new JedisUtil("192.168.56.101", 6379, "");
// 键
String key = "user:balance:1";
util.deduct(key, 100);
}
/**
* 扣减金额
*/
public void deduct(String key, int money) {
Jedis jedis = this.getJedis();
// 监控键对应值的变化
jedis.watch(key);
// 获取账户余额,当余额足够时扣减金额
String val = jedis.get(key);
if(val != null && Integer.parseInt(val) >= money) {
// 开启事务
Transaction multi = jedis.multi();
try {
// 事务中的命令
multi.incrBy(key, -money);
System.out.println("run in multi!");
// 执行事务
List<Object> exec = multi.exec();
System.out.println("run exec : " + exec);
} catch (Exception e) {
// 放弃事务
multi.discard();
e.printStackTrace();
} finally {
this.returnJedis(jedis);
}
} else {
// 取消监控
jedis.unwatch();
System.out.println("余额不足...");
}
}
}
在上面代码中执行事务部分添加断点,并通过其他客户端更新watch对应key的值,发现事务并不执行,这就达到了数据逻辑的一致性,不会因为其他客户端扣减金额后,该客户端继续扣减余额导致剩余金额为负数的情况。
- redisTemplate使用事务
在redisTemplate中使用事务,有三种方式,下面的代码是实现上面扣费逻辑的过程:
(1)使用SessionCallback实现:
public void runTransaction(final String key, final String value) {
List<Object> exec = redisTemplate.execute(new SessionCallback<List<Object>>() {
@Override
public <K, V> List<Object> execute(RedisOperations<K, V> operations) throws DataAccessException {
List<Object> exec = null;
// 监控键对应值的变化
operations.watch((K) key);
ValueOperations<String, String> op1 = (ValueOperations<String, String>) operations.opsForValue();
String val = op1.get(key);
int num = Integer.parseInt(value);
if(val != null && Integer.parseInt(val) >= num) {
try {
// 开启事务
operations.multi();
// 事务中的命令
op1.increment(key, -num);
// 执行事务
exec = operations.exec();
} catch (NumberFormatException e) {
// 放弃事务
operations.discard();
e.printStackTrace();
}
} else {
// 取消监控
operations.unwatch();
System.out.println("余额不足...");
}
return exec;
}
});
System.out.println(exec);
}
(2)使用RedisCallback实现:
public void runTransaction(final String key, final String value) {
List<Object> exec = redisTemplate.execute(new RedisCallback<List<Object>>() {
@Override
public List<Object> doInRedis(RedisConnection connection) throws DataAccessException {
List<Object> exec = null;
// 监控键对应值的变化
connection.watch(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
byte[] val = connection.get(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
int num = Integer.parseInt(value);
if(val != null && Integer.parseInt(new String(val)) >= num) {
try {
// 开启事务
connection.multi();
// 事务中的命令
connection.incrBy(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), -num);
// 执行事务
exec = connection.exec();
} catch (NumberFormatException e) {
// 放弃事务
connection.discard();
e.printStackTrace();
}
} else {
// 取消监控
connection.unwatch();
System.out.println("余额不足...");
}
return exec;
}
});
System.out.println(exec);
}
(3)使用@Transactional注解实现:
@Transactional
public void runTransaction(final String key, final String value) {
// 监控键对应值的变化
redisTemplate.watch(key);
String val = redisTemplate.opsForValue().get(key);
int num = Integer.parseInt(value);
if(val != null && Integer.parseInt(val) >= num) {
// 开启事务支持
// 开启这个值后,所有的命令都会在exec执行完才返回结果,所以需要返回值的命令要在这个方法前执行
redisTemplate.setEnableTransactionSupport(true);
try {
// 开启事务
redisTemplate.multi();
// 事务中的命令
redisTemplate.opsForValue().increment(key, -num);
// 执行事务
List<Object> exec = redisTemplate.exec();
System.out.println(exec);
} catch (Exception e) {
// 放弃事务
redisTemplate.discard();
e.printStackTrace();
} finally {
// 关闭事务支持
redisTemplate.setEnableTransactionSupport(false);
}
} else {
// 取消监控
redisTemplate.unwatch();
System.out.println("余额不足...");
}
}
事务只能保证每一条命令的原子性,并不能保证事务内所有命令的原子性,上面的示例代码已经验证了这个结论,其实redis中已经提供了一些多值指令,如:mset、mget、hmset、hmget。但是这些只能是一种数据类型的多键值对操作,这些命令是原子操作。
上面这种扣费逻辑,除了使用redis的事务支持,还可以使用lua脚本实现,lua脚本在服务端执行与事务中的命令类似,是不可分割的整体,下面演示lua脚本内容,可以实现上面一样的处理结果:
lua脚本如下:
local b = redis.call('get', KEYS[1]);
if tonumber(b) >= tonumber(ARGV[1]) then
local rs = redis.call('incrby', KEYS[1], 0 - tonumber(ARGV[1]));
return rs;
else
return nil;
end;
测试过程:
127.0.0.1:6379> set user:balance:1 100
OK
127.0.0.1:6379> get user:balance:1
"100"
127.0.0.1:6379> eval "local b = redis.call('get', KEYS[1]); if tonumber(b) >= tonumber(ARGV[1]) then local rs = redis.call('incrby', KEYS[1], 0 - tonumber(ARGV[1])); return rs; else return nil; end;" 1 user:balance:1 100
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get user:balance:1
"0"
127.0.0.1:6379> set user:balance:1 100
OK
127.0.0.1:6379> incrby user:balance:1 -3
(integer) 97
127.0.0.1:6379> eval "local b = redis.call('get', KEYS[1]); if tonumber(b) >= tonumber(ARGV[1]) then local rs = redis.call('incrby', KEYS[1], 0 - tonumber(ARGV[1])); return rs; else return nil; end;" 1 user:balance:1 100
(nil)
127.0.0.1:6379> get user:balance:1
"97"
127.0.0.1:6379>
第一次执行余额正常够扣场景,第二次设置余额不足,会发现扣减逻辑并没有执行。
以上内容就是redis中事务的全部内容,要记住几点:
(1)redis中的事务跟我们平时用的数据库中的事务有一些差异的,它能保证多条命令执行时中间不会插入其他的命令,但并不会保证所有命令都执行成功,单条redis命令能保证原子性,但事务中的多条命令并不是原子性。
(2)redis中事务分两步完成:第一步将所有命令添加到命令队列中,这一步并不会执行命令;第二步执行队列中的命令。如果第一步中的命令有错误,第二步并不会执行;如果第二步已经开始执行了,那么部分失败的命令并不会影响其他正确命令的结果,这样就会导致一部分命令成功而另外一部分命令失败的场景。
(3)事务中不宜执行过多的命令或非常耗时的命令,因为redis底层执行命令是单线程,如果单个事务中执行过多的命令会导致其他客户端的请求被阻塞。