[大数据]redis实现乐观锁(CAS)【redis事务】

事务

前言 ：

我们早在学习MySQL的时候就知道事务(ACID)就是所谓的原子性（Atomicity）
一致性（Consistency），隔离性（Isolation），持久性（Durability）

• 原子性（Atomicity）
  原子性是指事务是一个不可分割的工作单位，事务中的操作要么都发生，要么都不发生。
• 一致性（Consistency）
  事务前后数据的完整性必须保持一致。
• 隔离性（Isolation）
  事务的隔离性是多个用户并发访问数据库时，数据库为每一个用户开启的事务，不能被其他事务的操作数据所干扰，多个并发事务之间要相互隔离。
• 持久性（Durability）
  持久性是指一个事务一旦被提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的，接下来即使数据库发生故障也不应该对其有任何影响

简单来说就是一堆命令，一起执行不可分(原子性，一致性和隔离性)，对数据库的改变是永久性(持久性)

Redis事务

Redis事务本质：一组命令的集合。

事务中每条命令都会被序列化，执行过程中按顺序执行，不允许其他命令进行干扰。

一次性，顺序性，排他性，执行一系列命令

Redis事务没有隔离级别的概念

Redis单条命令是保证原子性的，但是事务不保证原子性！

Redis事务操作过程

• 开启事务（multi）

• 命令入队

• 执行事务（exec）
  所有事务中的命令在加入时都没有被执行，直到提交时才会开始执行(Exec)一次性完成。

127.0.0.1:6379> multi # 开启事务
OK
127.0.0.1:6379> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379> get k2
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k3 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k3 v3
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec # 执行事务
1) OK
2) OK
3) "v2"
4) OK
5) OK
127.0.0.1:6379> 

127.0.0.1:6379> multi # 开启事务
OK
127.0.0.1:6379> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379> get k4 v4
QUEUED
127.0.0.1:6379> discrad # 取消事务
ok
127.0.0.1:6379> get k4 # 当我们取消事务以后,事务队列的命令无法执行也就无法得到k4
(nil)

注意：当我们执行完事务要重新开启事务！！！

事务错误

1.代码语法错误（编译时异常）所有的命令都不执行

127.0.0.1:6379> multi # 开启事务
OK
127.0.0.1:6379> set k1 v1
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k3 v3
QUEUED
127.0.0.1:6379> getset k3 # 没有这个语法所以出现了编译时异常
(error) ERR wrong number of arguments for 'getset' command
127.0.0.1:6379> set k4 v4 
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k5 v5
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec # 执行事务
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379> get k3 # 当出现编译时异常就无法得到k3的值
(nil)
127.0.0.1:6379> 

2.代码逻辑错误 (运行时异常) 其他命令可以正常执行 所以不保证事务原子性

127.0.0.1:6379> multi # 开启事务
OK
127.0.0.1:6379> incr k1 # 这里设置一个错误，但是属于编译时错误
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k2 v2
QUEUED
127.0.0.1:6379> set k3 v3
QUEUED
127.0.0.1:6379> get k3
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec  # 执行事务

1) (error) ERR value is not an integer or out of range # 编译时报错,虽然报错了，但是下面的命令依然可以执行
2) OK                                   # 其他命令正常执行
3) OK
4) "v3"
127.0.0.1:6379> get k2
 "v2"1)       

虽然中间有一条命令报错了，但是后面的指令依旧正常执行成功了。
所以说Redis单条指令保证原子性，但是Redis事务不能保证原子性。

redis实现乐观锁

监控

? 悲观锁：

所谓悲观锁，就是一个线程在修改某一个数据的时候，悲观地认为肯定会有其他线程也进行修改，怎么办呢，干脆我直接独占，等我修改完了，其他线程再去抢占，所以，这种锁性能不是很好，不适合对并发性要求高的场景。

• 很悲观，认为什么时候都会出现问题，无论做什么都会加锁

乐观锁：

所谓乐观锁，就是一个线程在修改某一个数据的时候，乐观地认为不会有其他线程进行修改，直接修改，然后再提交的时候检查一下是否有人修改过原来的数据，如果有人修改过，那我就放弃修改，返回失败，或者重试，所以，这种比较宽松的加锁机制，性能显然要好一些。

• 很乐观，认为什么时候都不会出现问题，所以不会上锁！更新数据的时候去判断一下，在此期间是否有人修改过这个数据
• 获取version
• 更新的时候比较version
• 使用watch key监控指定数据，相当于乐观锁加锁。

Redis监视测试

127.0.0.1:6379> set money 100 # 设置余额:100
OK
127.0.0.1:6379> set out 0# 支出使用:0
OK
127.0.0.1:6379> watch money # 监视money (上锁)
OK
127.0.0.1:6379> multi # 开启事务
OK
127.0.0.1:6379> decrby money 20 # 减少20
QUEUED
127.0.0.1:6379> incrby out 20 # 增加20
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec # 执行事务 ，监视值没有被中途修改，事务正常执行

1) (integer) 80
2) (integer) 20
   127.0.0.1:6379> 

我们启动另外一个客户端模拟插队线程。

测试多线程修改值，使用watch可以当作redis的乐观锁操作！

1 20001107会话

127.0.0.1:6379> watch money # money上锁 也叫做监视
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> decrby money 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> incrby out 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec # 当我们将执行这个事务时,突然有另一个线程修改了值
注意：`我这里还没有启动事务`

当我们将要执行上面的事务时开始，出现了下面的线程程序

2 20001107会话

127.0.0.1:6379> get money
"80"
127.0.0.1:6379> set money 1000
OK

这样就会导致会话1 20001107点击回车时出现

127.0.0.1:6379> exec
(nil)

这是因为，执行这个事务之前，另一个线程，修改了我们的值
简单点说，当我们对watch money上锁以后，我们就会在执行的时候把他监视时候的>money和执行前的money进行对比，如果修改就会出现(nil)

当事务执行失败，就先解锁

127.0.0.1:6379> unwatch # 给事务解锁
OK
127.0.0.1:6379> watch money # 获取最新的值 ，再次监视，select version
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> decrbt money 10
(error) ERR unknown command `decrbt`, with args beginning with: `money`, `10`, 
127.0.0.1:6379> decrby money 10
QUEUED
127.0.0.1:6379> incrby money 20
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec # 对比监视的值是否发生变化，如果没有发生变化，那么执行成功，如果变了就执行失败

watch指令在redis事物中提供了CAS的行为。为了检测被watch的keys在是否有多个clients
同时改变引起冲突，这些keys将会被监控。如果至少有一个被监控的key在执行exec命令
前被修改，整个事物将会回滚，不执行任何动作，从而保证原子性操作，并且执行exec会
得到null的回复。

上面的代码，如果在 WATCH执行之后， EXEC执行之前， 有其他客户端修改了 money的值， 那么当前事务就会失败。 程序需要做的， 就是不断重试这个操作， 直到没有发生碰撞为止。

这种形式的锁被称作乐观锁， 它是一种非常强大的锁机制。 并且因为大多数情况下， 不同的客户端会访问不同的键， 碰撞的情况一般都很少， 所以通常并不需要进行重试。