Redis 入门到精通（六）-- redis 事务
一、redis 事务–redis事务简介
1、Redis 执行指令过程中，多条连续执行的指令被干扰，打断，插队，就会造成结果偏差。
2、什么是 redis 事务？
redis 事务：就是一个命令执行的队列，将一系列预定义命令包装成一个整体（一个队列）。当执行时，一次性按照添加顺序依次执行，中间不会被打断或者干扰。
3、redis 事务 特点：
一个队列中，一次性、顺序性、排他性的执行一系列命令。
二、redis 事务–事务的基本操作（定义，取消，执行）
1、事务的基本操作（定义，取消，执行）
# 1）开启事务，设定事务的开启位置，此指令执行后，后续的所有指令均加入到事务中。
multi
# 2）执行事务，作用：设定事务的结束位置，同时执行事务。与multi成对出现，成对使用。
exec
# 3）取消事务，作用：终止当前事务的定义，发生在 multi 之后，exec 之前。
discard
2、注意事项：
加入事务的命令暂时进入到任务队列中，并没有立即执行，只有执行exec命令才开始执行。
3、redis 事务实际操作演示–打开一客户端连接（redis-server）
# 切换到 redis 安装目录
cd /usr/local/redis/redis-4.0.0/
# 查看 redis 服务是否后台启动成功：
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# ps -ef | grep redis-
root 25017 1 0 14:23 ? 00:00:06 redis-server *:6379
root 25089 15114 0 16:52 pts/2 00:00:00 grep --color=auto redis-
# 杀死 redis 服务进程
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# kill -s 9 25017
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0#
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# ps -ef | grep redis-
root 25091 15114 0 16:54 pts/2 00:00:00 grep --color=auto redis-
# 指定配置文件，启动 redis 服务：
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# redis-server conf/redis-6379.conf
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# ps -ef | grep redis- root 25093 1 0 16:55 ? 00:00:00 redis-server *:6379
root 25098 15114 0 16:56 pts/2 00:00:00 grep --color=auto redis-
4、redis 事务实际操作演示–打开另一客户端连接（redis-cli-01）
# 切换到 redis 安装目录
cd /usr/local/redis/redis-4.0.0/
# 指定端口号，启动 redis 客户端：
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# redis-cli -p 6379
# 当 redis-cli-01 客户端执行 set name redis-cli-01 完，没执行 get name 时，
127.0.0.1:6379> set name redis-cli-01
OK
# 拿到的就是 redis-cli-02 客户端创建的 name 值（未开启事务）。
127.0.0.1:6379> get name
"cli-02"
127.0.0.1:6379>
# 开启事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set age 30
QUEUED
127.0.0.1:6379> get age
QUEUED
127.0.0.1:6379> set age 33
QUEUED
127.0.0.1:6379> get age
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "30"
3) OK
4) "33"
127.0.0.1:6379>
# 当执行事务中途，发现执行有误时，可以取消事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set name cli-01
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
127.0.0.1:6379> set name hello
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
127.0.0.1:6379> set name aaa
QUEUED
# 取消事务
127.0.0.1:6379> discard
OK
# 已经取消事务，执行事务时就报错
127.0.0.1:6379> exec
(error) ERR EXEC without MULTI
127.0.0.1:6379>
5、redis 事务实际操作演示–打开第3个客户端连接（redis-cli-02）
# 切换到 redis 安装目录
cd /usr/local/redis/redis-4.0.0/
# 指定端口号，启动 redis 客户端：
root@WIN-20240529BJA:/usr/local/redis/redis-4.0.0# redis-cli -p 6379
# redis-cli-02 客户端执行 set name cli-02 在 redis-cli-01 客户端执行 get name 之前，
127.0.0.1:6379> set name cli-02
OK
三、redis 事务–事务的工作流程
四、redis 事务–事务操作的注意事项
1、定义事务的过程中，命令格式输入错误怎么办？
语法错误：指命令书写格式有误。
处理结果：
如果定义的事务中所包含的命令存在语法错误，整体事务中所有命令均不会执行。包括那些语法正确的命令。
2、定义事务的过程中，命令执行出现错误怎么办？
运行错误
指命令格式正确，但是无法正确的执行。例如对list进行incr操作。处理结果
能够正确运行的命令会执行，运行错误的命令不会被执行。
3、注意事项：
已经执行完毕的命令对应的数据不会自动回滚，需要程序员自己在代码中实现回滚。
4、redis 事务注意事项演示：语法错误：指命令书写格式有误 演示
# 语法错误：指命令书写格式有误 演示
127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"
2) "name"
3) "list1"
127.0.0.1:6379> flushdb
OK
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set name abc
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
# 执行一个不存在的命令 tt，所有事务都会取消。
127.0.0.1:6379> tt name 123
(error) ERR unknown command 'tt'
127.0.0.1:6379> exec
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
127.0.0.1:6379>
5、redis 事务注意事项演示：运行错误：指命令格式正确，但是无法正确的执行。演示
# 运行错误：指命令格式正确，但是无法正确的执行。演示
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set name abc
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
127.0.0.1:6379> set name def
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
# 错误的把 name 当 list 插入数据，但命令正确，会进行队列
127.0.0.1:6379> lpush name 1 2 3
QUEUED
127.0.0.1:6379> get name
QUEUED
# 执行事务，虽然有报错，但其他指令已经正确执行
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "abc"
3) OK
4) "def"
5) (error) WRONGTYPE Operation against a key holding the wrong kind of value
6) "def"
127.0.0.1:6379>
6、手动进行事务回滚
1）记录操作过程中被影响的数据之前的状态。
- 单数据：string。
- 多数据：hash、list、set、zset。
2）设置指令恢复所有的被修改的项。
- 单数据：直接set（注意周边属性，例如时效）。
- 多数据：修改对应值或整体克隆复制。
五、redis 事务–锁
1、基于特定条件的事务执行
1）业务场景
天猫双11热卖过程中，对已经售罄的货物追加补货，4个业务员都有权限进行补货。补货的操作可能是一系列的操作，牵扯到多个连续操作，如何保障不会重复操作？
2）业务分析
- 多个客户端有可能同时操作同一组数据，并且该数据一旦被操作修改后，将不适用于继续操作。
- 在操作之前锁定要操作的数据，一旦发生变化，终止当前操作。
2、基于特定条件的事务执行——锁
解决方案
- 对 key 添加监视锁，在执行exec前如果key发生了变化，终止事务执行
watch key1 [key2……]
- 取消对所有 key 的监视
unwatch
3、redis 基于特定条件的事务执行——锁 演示：
# redis-cli-01 客户端执行：
127.0.0.1:6379> flushall
OK
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> clear
# 创建数据
127.0.0.1:6379> set name redis
OK
127.0.0.1:6379> set age 33
OK
# 上锁
127.0.0.1:6379> watch name
OK
# 开启事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set aa bb
QUEUED
127.0.0.1:6379> get aa
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "bb"
# 上锁
127.0.0.1:6379> watch name age
OK
# 开启事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set aa cc
QUEUED
127.0.0.1:6379> get aa
QUEUED
# 然后在 redis-cli-02 客户端执行后：
127.0.0.1:6379> set name cli-02
# redis-cli-01 客户端再执行事务：已经为空（上锁起作用，只能一方操作）
127.0.0.1:6379> exec
(nil)
# 如果先开启事务，再上锁，就会报错
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> watch name
(error) ERR WATCH inside MULTI is not allowed
127.0.0.1:6379>
# redis-cli-01 客户端执行：上锁
127.0.0.1:6379> watch name
OK
127.0.0.1:6379> get name
"1234"
# redis-cli-01 客户端执行：取消锁
127.0.0.1:6379> unwatch
OK
# redis-cli-01 客户端执行：开启事务
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set aa cc
QUEUED
127.0.0.1:6379> get aa
QUEUED
# 然后在 redis-cli-02 客户端执行后：
127.0.0.1:6379> set name cli-02
# 再在 redis-cli-01 客户端执行：执行事务，就不会报错，因为已经取消锁。
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) "cc"
127.0.0.1:6379>
4、redis 应用 场景：
1）redis 用于控制数据库表主键 id，为数据库表主键提供生成策略，保障数据库表的主键唯一性此方案适用于所有数据库，且支持数据库集群。
2）redis 控制数据的生命周期，通过数据是否失效控制业务行为，适用于所有具有时效性限定控制的操作。
3）redis 可应用于各种结构型和非结构型高热度数据访问加速。
4）redis 应用于购物车数据存储设计。
5）redis 应用于抢购，限购类、限量发放优惠卷、激活码等业务的数据存储设计。
6）redis 应用于具有操作先后顺序的数据控制。
7）redis 应用于最新消息展示。
8）redis 应用于随机推荐类信息检索，例如热点歌单推荐，热点新闻推荐，热卖旅游线路，应用APP推荐大V推荐等。
9）set 类型数据的扩展操作：
- redis 应用于同类信息的关联搜索，二度关联搜索，深度关联搜索。
- 显示共同关注(一度)。
- 显示共同好友(一度)。
- 由用户A出发，获取到好友用户B的好友信息列表(一度)。
- 由用户A出发，获取到好友用户B的购物清单列表(二度)。
- 由用户A出发，获取到好友用户B的游戏充值列表(二度)。
10）redis 应用于同类型不重复数据的合并操作。
11）redis 应用于同类型数据的快速去重。
12）redis 应用于基于黑名单与白名单设定的服务控制。
13）redis 应用于计数器组合排序功能对应的排名。in
14）redis 应用于定时任务执行顺序管理或任务过期管理。
15）redis 应用于即时任务/消息队列执行管理。
16）redis 应用于限时按次结算的服务控制。
17）redis 应用于基于时间顺序的数据操作，而不关注具体时间。
18）redis 应用基于状态控制的批量任务执行.
六、redis 事务–分布式锁
1、基于特定条件的事务执行
1）业务场景
天猫双11热卖过程中，对已经售罄的货物追加补货，且补货完成。客户购买热情高涨，3秒内将所有商品购买完毕。本次补货已经将库存全部清空，如何避免最后一件商品不被多人同时购买？【超卖问题】。
2）业务分析
- 使用 watch 监控一个 key 有没有改变已经不能解决问题，此处要监控的是具体数据
- 虽然 redis 是单线程的，但是多个客户端对同一数据同时进行操作时，如何避免不被同时修改？
2、基于特定条件的事务执行——分布式锁
解决方案：
1）使用 setnx 设置一个公共锁
setnx lock-key value
2）利用 setnx 命令的返回值特征，有值则返回设置失败，无值则返回设置成功。
- 对于返回设置成功的，拥有控制权，进行下一步的具体业务操作。
- 对于返回设置失败的，不具有控制权，排队或等待。
3）操作完毕通过del操作释放锁。
4）注意：上述解决方案是一种设计概念，依赖规范保障，具有风险性。
3、redis 基于特定条件的事务执行——分布式锁 演示：
# 在 redis-cli-01 客户端执行：
127.0.0.1:6379> flushdb
OK
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
# 在 redis-cli-01 客户端执行：创建数据
127.0.0.1:6379> set num 10
OK
# 在 redis-cli-01 客户端执行：分布式锁--上锁
127.0.0.1:6379> setnx lock-num 1
(integer) 1
# 在 redis-cli-01 客户端执行：num 值 -1
127.0.0.1:6379> incrby num -1
(integer) 9
# 在 redis-cli-01 客户端执行：删除分布式锁（成功）
127.0.0.1:6379> del lock-num
(integer) 1
# 在 redis-cli-02 客户端执行：分布式锁--上锁（成功，因为在 redis-cli-01 客户端已经删除锁 ）
127.0.0.1:6379> setnx lock-num 1
(integer) 1
# 此时，如果也在 redis-cli-01 客户端执行：分布式锁--上锁（失败）
127.0.0.1:6379> setnx lock-num 1
(integer) 0
# 在 redis-cli-02 客户端执行：num 值 -1
127.0.0.1:6379> incrby num -1
(integer) 8
# 在 redis-cli-02 客户端执行：删除分布式锁（成功）
127.0.0.1:6379> del lock-num
(integer) 1
127.0.0.1:6379>
# 此时，再在 redis-cli-01 客户端执行：分布式锁--上锁（成功，因为 redis-cli-02 客户端已经删除锁 ）
127.0.0.1:6379> setnx lock-num 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379>
4、redis 应用 场景：
1）redis 用于控制数据库表主键 id，为数据库表主键提供生成策略，保障数据库表的主键唯一性此方案适用于所有数据库，且支持数据库集群。
2）redis 控制数据的生命周期，通过数据是否失效控制业务行为，适用于所有具有时效性限定控制的操作。
3）redis 可应用于各种结构型和非结构型高热度数据访问加速。
4）redis 应用于购物车数据存储设计。
5）redis 应用于抢购，限购类、限量发放优惠卷、激活码等业务的数据存储设计。
6）redis 应用于具有操作先后顺序的数据控制。
7）redis 应用于最新消息展示。
8）redis 应用于随机推荐类信息检索，例如热点歌单推荐，热点新闻推荐，热卖旅游线路，应用APP推荐大V推荐等。
9）set 类型数据的扩展操作：
- redis 应用于同类信息的关联搜索，二度关联搜索，深度关联搜索。
- 显示共同关注(一度)。
- 显示共同好友(一度)。
- 由用户A出发，获取到好友用户B的好友信息列表(一度)。
- 由用户A出发，获取到好友用户B的购物清单列表(二度)。
- 由用户A出发，获取到好友用户B的游戏充值列表(二度)。
10）redis 应用于同类型不重复数据的合并操作。
11）redis 应用于同类型数据的快速去重。
12）redis 应用于基于黑名单与白名单设定的服务控制。
13）redis 应用于计数器组合排序功能对应的排名。in
14）redis 应用于定时任务执行顺序管理或任务过期管理。
15）redis 应用于即时任务/消息队列执行管理。
16）redis 应用于限时按次结算的服务控制。
17）redis 应用于基于时间顺序的数据操作，而不关注具体时间。
18）redis 应用基于状态控制的批量任务执行.
19）redis 应用基于分布式锁对应的场景控制。
七、redis 事务–死锁解决方案
1、基于特定条件的事务执行
1）业务场景
依赖分布式锁的机制，某个用户操作时对应客户端宕机，且此时已经获取到锁。如何解决？
2）业务分析
- 由于锁操作由用户控制加锁解锁，必定会存在加锁后未解锁的风险。
- 需要解锁操作不能仅依赖用户控制，系统级别要给出对应的保底处理方案。
2、基于特定条件的事务执行——分布式锁改良
解决方案
1）使用 expire 为锁 key 添加时间限定，到时不释放，放弃锁。
expire lock-key second
pexpire lock-key milliseconds
2）由于操作通常都是微秒或毫秒级，因此该锁定时间不宜设置过大。具体时间需要业务测试后确认。
- 例如：持有锁的操作最长执行时间127ms，最短执行时间7ms。
- 测试百万次最长执行时间对应命令的最大耗时，测试百万次网络延迟平均耗时。
- 锁时间设定推荐：最大耗时120%+平均网络延迟110%。
- 如果业务最大耗时<<网络平均延迟，通常为2个数量级，取其中单个耗时较长即可。
3、redis 分布式锁改良 演示
# 在 redis-cli-01 客户端执行
127.0.0.1:6379> flushall
OK
127.0.0.1:6379> keys *
(empty list or set)
127.0.0.1:6379>
127.0.0.1:6379> set name abc
OK
127.0.0.1:6379> setnx lock-name 1
(integer) 1
# 在 redis-cli-01 客户端执行：上锁 20 秒
127.0.0.1:6379> expire lock-name 20
# 在 redis-cli-02 客户端执行：拿锁（失败）
127.0.0.1:6379> setnx lock-name 1
(integer) 0
# 在 redis-cli-02 客户端执行：拿锁（成功）
127.0.0.1:6379> setnx lock-name 1
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# Redis 入门到精通（五）-- redis 持久化（3）
