技术分析：Redis的事务和watch

redis的事务

严格意义来讲,redis的事务和我们理解的传统数据库(如mysql)的事务是不一样的。

redis中的事务定义

Redis中的事务(transaction)是一组命令的集合。

事务同命令一样都是Redis的最小执行单位，一个事务中的命令要么都执行，要么都不执行。

事务的原理是先将属于一个事务的命令发送给Redis，然后再让Redis依次执行这些命令。

Redis保证一个事务中的所有命令要么都执行，要么都不执行。如果在发送EXEC命令前客户端断线了，则Redis会清空事务队列，事务中的所有命令都不会执行。而一旦客户端发送了EXEC命令，所有的命令就都会被执行，即使此后客户端断线也没关系，因为Redis中已经记录了所有要执行的命令。

除此之外，Redis的事务还能保证一个事务内的命令依次执行而不被其他命令插入。试想客户端A需要执行几条命令，同时客户端B发送了一条命令，如果不使用事务，则客户端B的命令可能会插入到客户端A的几条命令中执行。如果不希望发生这种情况，也可以使用事务。

事务的应用

事务的应用非常普遍，如银行转账过程中A给B汇款，首先系统从A的账户中将钱划走，然后向B的账户增加相应的金额。这两个步骤必须属于同一个事务，要么全执行，要么全不执行。否则只执行第一步，钱就凭空消失了，这显然让人无法接受。

和传统的事务不同

和传统的mysql事务不同的事，即使我们的加钱操作失败,我们也无法在这一组命令中让整个状态回滚到操作之前

事务的错误处理

如果一个事务中的某个命令执行出错，Redis会怎样处理呢?要回答这个问题，首先需要知道什么原因会导致命令执行出错。

语法错误

语法错误指命令不存在或者命令参数的个数不对。比如：

redisMULTI

OK

redisSET key value

QUEUED

redisSET key

(error)ERR wrong number of arguments for 'set' command

redis errorCOMMAND key

(error) ERR unknown command 'errorCOMMAND'redis EXEC

(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.

跟在MULTI命令后执行了3个命令：一个是正确的命令，成功地加入事务队列;其余两个命令都有语法错误。而只要有一个命令有语法错误，执行EXEC命令后Redis就会直接返回错误，连语法正确的命令也不会执行。

这里需要注意一点：

Redis 2.6.5之前的版本会忽略有语法错误的命令，然后执行事务中其他语法正确的命令。就此例而言，SET key value会被执行，EXEC命令会返回一个结果：1) OK。

运行错误

运行错误指在命令执行时出现的错误，比如使用散列类型的命令操作集合类型的键，这种错误在实际执行之前Redis是无法发现的，所以在事务里这样的命令是会被Redis接受并执行的。如果事务里的一条命令出现了运行错误，事务里其他的命令依然会继续执行(包括出错命令之后的命令)，示例如下：

redisMULTI

OK

redisSET key 1QUEUED

redisSADD key 2QUEUED

redisSET key 3QUEUED

redisEXEC1) OK2) (error) ERR Operation against a key holding the wrong kind of value3) OK

redisGET key3

可见虽然SADD key 2出现了错误，但是SET key 3依然执行了。

Redis的事务没有关系数据库事务提供的回滚(rollback)功能。为此开发者必须在事务执行出错后自己收拾剩下的摊子(将数据库复原回事务执行前的状态等,这里我们一般采取日志记录然后业务补偿的方式来处理，但是一般情况下，在redis做的操作不应该有这种强一致性要求的需求，我们认为这种需求为不合理的设计)。

Watch命令

大家可能知道redis提供了基于incr命令来操作一个整数型数值的原子递增，那么我们假设如果redis没有这个incr命令，我们该怎么实现这个incr的操作呢?

那么我们下面的正主watch就要上场了。

如何使用watch命令

正常情况下我们想要对一个整形数值做修改是这么做的(伪代码实现)：

val = GET mykey

val = val + 1

SET mykey $val

但是上述的代码会出现一个问题,因为上面吧正常的一个incr(原子递增操作)分为了两部分,那么在多线程(分布式)环境中，这个操作就有可能不再具有原子性了。

研究过java的juc包的人应该都知道cas，那么redis也提供了这样的一个机制，就是利用watch命令来实现的。

watch命令描述

WATCH命令可以监控一个或多个键，一旦其中有一个键被修改(或删除)，之后的事务就不会执行。监控一直持续到EXEC命令(事务中的命令是在EXEC之后才执行的，所以在MULTI命令后可以修改WATCH监控的键值)

利用watch实现incr

具体做法如下:

WATCH mykey

val = GET mykey

val = val + 1

MULTI

SET mykey $val

EXEC

和此前代码不同的是，新代码在获取mykey的值之前先通过WATCH命令监控了该键，此后又将set命令包围在事务中，这样就可以有效的保证每个连接在执行EXEC之前，如果当前连接获取的mykey的值被其它连接的客户端修改，那么当前连接的EXEC命令将执行失败。这样调用者在判断返回值后就可以获悉val是否被重新设置成功。

注意点

由于WATCH命令的作用只是当被监控的键值被修改后阻止之后一个事务的执行，而不能保证其他客户端不修改这一键值，所以在一般的情况下我们需要在EXEC执行失败后重新执行整个函数。

执行EXEC命令后会取消对所有键的监控，如果不想执行事务中的命令也可以使用UNWATCH命令来取消监控。

实现一个hsetNX函数

我们实现的hsetNX这个功能是：仅当字段存在时才赋值。

为了避免竞态条件我们使用watch和事务来完成这一功能(伪代码)：

WATCH key

isFieldExists = HEXISTS key, field

if isFieldExists is 1

MULTI

HSET key, field, value

EXEC

else

UNWATCH

return isFieldExists

在代码中会判断要赋值的字段是否存在，如果字段不存在的话就不执行事务中的命令，但需要使用UNWATCH命令来保证下一个事务的执行不会受到影响。