2022年Redis最新面试题 - Redis事务

漫步coding 4/9/2022

# 事务

怎么理解 Redis 事务？
Redis事务执行过程
Redis事务的一些使用场景
Redis事务与Redis pipeline的区别
集群模式下Redis事务如何保证原子性

# 怎么理解 Redis 事务？

出现概率: ★★★★

Redis事务的本质是一组命令的集合。事务支持一次执行多个命令，一个事务中所有命令都会被序列化。在事务执行过程，会按照顺序串行的执行队列中的命令，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。

总结说：Redis事务就是一次性、顺序性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。

1)、Redis事务相关命令和使用

MULTI 、 EXEC 、 DISCARD 和 WATCH 是 Redis 事务相关的命令。

MULTI: 开启事务，redis会将后续的命令逐个放入队列中，然后使用EXEC命令来原子化执行这个命令系列。
EXEC: 执行事务中的所有操作命令。
DISCARD: 取消事务，放弃执行事务块中的所有命令。
WATCH: 监视一个或多个key,如果事务在执行前，这个key(或多个key)被其他命令修改，则事务被中断，不会执行事务中的任何命令。
UNWATCH: 取消WATCH对所有key的监视。

example:

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> SET name '漫步coding'
QUEUED
127.0.0.1:6379> SET brief '一个专注于算法、数据库、职场的公众号'
QUEUED
127.0.0.1:6379> GET name
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
3) "漫步coding"

画重点, Redis事务不支持Rollback

事实上Redis命令在事务执行时可能会失败，但仍会继续执行剩余命令而不是Rollback（事务回滚）。如果你使用过关系数据库，这种情况可能会让你感到很奇怪。然而针对这种情况Redis官方也给出了解释：

Redis命令可能会执行失败，仅仅是由于错误的语法被调用（命令排队时检测不出来的错误），或者使用错误的数据类型操作某个Key：这意味着，实际上失败的命令都是编程错误造成的，都是开发中能够被检测出来的，生产环境中不应该存在。（这番话，彻底甩锅，“都是你们自己编程错误，与我们无关”。）

由于不必支持Rollback,Redis内部简洁并且更加高效。

# Redis事务执行过程

出现概率: ★★★

一个Redis事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

1）开始事务。
2）命令放入Queue。
3）执行事务。

1）开始事务

MULTI命令的执行标记着事务的开始：

127.0.0.1:6379> MULTI
OK

这个命令唯一做的就是，将客户端的 REDIS_MULTI 选项打开，让客户端从非事务状态切换到事务状态。

2）命令放入Queue

当客户端处于非事务状态下时，所有发送给服务器端的命令都会立即被服务器执行：

127.0.0.1:6379> SET name '漫步coding'
OK

127.0.0.1:6379> GET name
"漫步coding"

但是，当客户端进入事务状态之后，服务器在收到来自客户端的命令时，不会立即执行命令，而是将这些命令全部放进一个事务队列里，然后返回QUEUED，表示命令已入队：

 127.0.0.1:6379> MULTI
OK

127.0.0.1:6379> SET name "漫步coding"
QUEUED

127.0.0.1:6379> GET name
QUEUED

3）执行事务

当客户端进入事务状态之后，客户端发送的命令就会被放进事务队列里。

EXEC 、 DISCARD 、 MULTI 和 WATCH 这四个命令 —— 当这四个命令从客户端发送到服务器时，它们会像客户端处于非事务状态一样，会被服务器立即执行。

127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
3) "漫步coding"

4)、关于WATCH命令

WATCH指令，有点类似乐观锁，事务提交时，如果 key 的值已被别的客户端改变，比如某个 list 已被别的客户端push/pop 过了，整个事务队列都不会被执行。（当然也可以用 Redis 实现分布式锁来保证安全性，属于悲观锁）

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。

WATCH机制的具体实现是由WATCH命令实现的，我给你举个例子，你可以看下面的图，进一步理解下WATCH命令的使用。

example:

127.0.0.1:6379>set k 1
OK
127.0.0.1:6379>WATCH k
OK
127.0.0.1:6379>set k 2
OK
127.0.0.1:6379>MULTI
OK
127.0.0.1:6379>set k 3
QUEUED
127.0.0.1:6379>EXEC
(nil)
127.0.0.1:6379>get k
"2"

提交事务，但k值不会被修改为3，因为在事务开启之前k的值被修改了。

# Redis事务的一些使用场景

出现概率: ★★★

可利用watch命令监听key，实现乐观锁，来保证不会出现冲突，应用场景比如秒杀来防止超卖。

秒杀场景伪代码如下：

这块代码其实还没有想好, 如果有经验的朋友，欢迎留言, 后续我研究透彻会也专门写一篇秒杀场景的文章。

set total_quantity 100
WATCH goods_quantity
MULTI
if goods_quantity < total_quantity && user_id not in 'user_list'
   incr goods_quantity
   set 'user_list' user_id
end
EXEC

# Redis事务与Redis pipeline的区别

出现概率: ★★★

Redis Pipeline主要用于批量发送命令，一次性发送多个请求，一次性读取所有返回结果。可以节省连接->发送命令->返回结果这个过程所产生的时间（RTT），减少read()和write()的系统调用（从用户态到内核态之间的切换）次数。

Redis事务、Redis Pipeline表面上它们可以作为批量执行命令的方式，但实际也有许多区别。

1)、命令缓冲队列方式不同
Redis事务包含的命令是缓冲在服务端内存队列，而Redis Pipeline则是缓冲在客户端本地内存中；

2)、请求次数不同
Redis事务中每个命令都需要发送到服务端，而Pipeline只需要发送一次，请求次数更少；

3)、原子性保证
Redis事务可以保证命令原子化执行，而Pipeline不保证原子性。

Redis事务、Pipeline都只能作用于单个节点。集群环境下，执行Redis命令时，会根据key计算出一个槽位（slot）,然后根据槽位重定向到特定的节点上执行操作。

4)、在使用事务时，建议配合 Pipeline 使用。

a) 如果不使用 Pipeline，客户端是先发一个 MULTI 命令到服务端，客户端收到 OK，然后客户端再发送一个个操作命令，客户端依次收到 QUEUED，最后客户端发送 EXEC 执行整个事务（文章例子就是这样演示的），这样消息每次都是一来一回，效率比较低，而且在这多次操作之间，别的客户端可能就把原本准备修改的值给修改了，所以无法保证隔离性。

b) 而使用 Pipeline 是一次性把所有命令打包好全部发送到服务端，服务端全部处理完成后返回。这么做好的好处，一是减少了来回网络 IO 次数，提高操作性能。二是一次性发送所有命令到服务端，服务端在处理过程中，是不会被别的请求打断的（Redis单线程特性，此时别的请求进不来），这本身就保证了隔离性。我们平时使用的 Redis SDK 在使用开启事务时，一般都会默认开启 Pipeline 的，可以留意观察一下。

# 集群模式下Redis事务如何保证原子性

出现概率: ★★★

Redis事务中每个命令都需要发送到服务端, 不过Redis事务可以保证命令原子化执行

Redis事务只能作用于单个节点。集群环境下，执行Redis命令时，会根据key计算出一个槽位（slot）,然后根据槽位重定向到特定的节点上执行操作。

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希望这篇文章可以帮助大家, 也希望大家都能找到的好工作。

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