面试官：Redis的事务满足原子性吗？

熟悉 Redis 的同学肯定知道，在 Redis 中也存在事务，那么它的事务也满足原子性吗？下面我们就来一探究竟。

1. 什么是 Redis 事务？

和数据库事务类似，Redis 事务也是用来一次性地执行多条命令。使用起来也很简单，可以用 MULTI开 启一个事务，然后将多个命令入队到事务的队列中，最后由 EXEC 命令触发事务，执行事务中的所有命令。看一个简单的事务执行例子：

可以看到，在指令和操作数的数据类型等都正常的情况下，输入 EXEC 后所有命令被执行成功。

2. Redis 事务满足原子性吗？

如果要验证 Redis 事务是否满足原子性，那么需要在 Redis 事务执行发生异常的情况下进行。下面我们分两种不同类型的错误分别测试。

2.1 语法错误

首先测试命令中有语法错误的情况，这种情况多为命令的参数个数不正确或输入的命令本身存在错误。下面我们在事务中输入一个存在格式错误的命令，开启事务并依次输入下面的命令：

输入的命令 incr 后面没有添加参数，属于命令格式不对的语法错误，这时在命令入队时就会立刻检测出错误并提示 error。使用 exec 执行事务，查看结果输出：

在这种情况下，只要事务中的一条命令有语法错误，在执行 exec 后就会直接返回错误，包括语法正确的命令在内的所有命令都不会被执行。对此进行验证，看一下在事务中其他指令执行情况，查看 set 命令的执行结果，全部为空，说明指令没有被执行。

此外，如果存在命令本身拼写错误、或输入了一个不存在的命令等情况，也属于语法错误的情况，执行事务时会直接报错。

2.2 运行错误

运行错误是指输入的指令格式正确，但是在命令执行期间出现的错误，典型场景是当输入参数的数据类型不符合命令的参数要求时，就会发生运行错误。例如下面的例子中，对一个 string 类型的值执行列表的操作，报错如下：

这种错误在 Redis 实际执行指令前是无法被发现的，只能当真正执行才能够被发现，因此这样的命令是可以被事务队列接收的，不会和上面的语法错误一样立即报错。

具体看一下当事务中存在运行错误的情况，在下面的事务中，尝试对 string 类型数据进行 incr 自增操作：

Redis 一直到这里都没有提示存在错误，执行 exec 看一下结果输出：

运行结果可以看到，虽然 incr age 这条命令出现了错误，但是它前后的命令都正常执行了，再看一下这些 key 对应的值，确实证明了其余指令都执行成功：

2.3 阶段性结论

对上面的事务的运行结果进行一下分析：

• 存在语法错误的情况下，所有命令都不会执行；
• 存在运行错误的情况下，除执行中出现错误的命令外，其他命令都能正常执行。

通过分析我们知道了 Redis 中的事务是不满足原子性的，在运行错误的情况下，并没有提供类似数据库中的回滚功能。

那么为什么 Redis 不支持回滚呢？

官方文档给出了说明，大意如下：

• Redis 命令失败只会发生在语法错误或数据类型错误的情况，这一结果都是由编程过程中的错误导致，这种情况应该在开发环境中检测出来，而不是生产环境；
• 不使用回滚，能使 Redis 内部设计更简单，速度更快；
• 回滚不能避免编程逻辑中的错误，如果想要将一个键的值增加 2 却只增加了 1，这种情况即使提供回滚也无法提供帮助。

基于以上原因，Redis 官方选择了更简单、更快的方法，不支持错误回滚。

这样的话，如果在我们的业务场景中需要保证原子性，那么就要求了开发者通过其他手段保证命令全部执行成功或失败。例如，在执行命令前进行参数类型的校验，或在事务执行出现错误时及时做事务补偿。

提到其他方式，相信很多小伙伴都听说使用 Lua 脚本来保证操作的原子性。例如，在分布式锁中通常使用的就是 Lua 脚本。

那么，神奇的 Lua 脚本真的能保证原子性吗？

3. 简单的 Lua 脚本入门

在验证 Lua 脚本的原子性之前，我们需要对它做一个简单的了解。

Redis 从 2.6 版本开始支持执行 Lua 脚本。它的功能和事务非常类似，一段 Lua 脚本被视作一条命令执行。这样，将多条 Redis 命令写入 Lua，即可实现类似事务的执行结果。

3.1 EVAL 命令

最常用的 EVAL 用于执行一段脚本，它的命令的格式如下：

简单解释一下其中的参数：

• script：是一段lua脚本程序；
• numkeys：指定后续参数有几个 key，如没有 key 则为 0；
• key [key …]：表示脚本中用到的 Redis 中的键，在 Lua 脚本中通过 KEYS[i] 的形式获取；
• arg [arg …]：表示附加参数，在 Lua 脚本中通过 ARGV[i] 获取。

看一个简单的例子：

在上面的命令中，双引号中是 Lua 脚本程序。后面的 2 表示存在两个 key，分别是 key1 和 key2。之后的参数是附加参数 value1 和 value2。

如果想要使用 Lua 脚本执行 set 命令，可以写成这样：

这里使用了 Redis 内置的 Lua 函数 redis.call 来完成 set 命令。这里打印的执行结果 nil 是因为没有返回值。如果不习惯的话，其实我们可以在脚本中添加 return 0; 的返回语句。

3.2 SCRIPT LOAD 和 EVALSHA命令

这两个命令放在一起是因为它们一般成对使用。

先看 SCRIPT LOAD，它用于把脚本加载到缓存中，返回SHA1校验和。这时候只是缓存了命令，但是命令没有被马上执行。

看一个例子：

这里返回了一个 SHA1 的校验和，接下来就可以使用 EVALSHA 来执行脚本了：

这里使用这个 SHA1 值就相当于导入了上面缓存的命令。在其后再拼接 numkeys、key、arg 等参数，命令就能够正常执行了。

3.3 其他命令

使用 SCRIPT EXISTS 命令判断脚本是否被缓存：

使用 SCRIPT FLUSH 命令清除 Redis 中的 Lua 脚本缓存：

可以看到，执行了 SCRIPT FLUSH 后，再次通过 SHA1 值查看脚本时已经不存在。最后，还可以使用 SCRIPT KILL 命令杀死当前正在运行的 Lua 脚本。但是，只有当脚本没有执行写操作时才会生效。

从这些操作看来，Lua脚本具有下面的优点：

• 多次网络请求可以在一次请求中完成，减少网络开销，减少了网络延迟；
• 客户端发送的脚本会存在 Redis 中，其他客户端可以复用这一脚本，而不需要再重复编码完成相同的逻辑。

3.4 Java 代码中使用 Lua 脚本

在 Java 代码中可以使用 Jedis 中封装好的 API 来执行 Lua脚本。

下面是一个使用 Jedis 执行 Lua 脚本的例子：

执行上面的代码，控制台打印了 get 命令返回的结果：

简单的铺垫完成后，我们来看一下 Lua 脚本究竟能否实现回滚级别的原子性。对上面的代码进行改造，插入一条运行错误的命令：

查看执行结果：

再到客户端执行一下 get 命令：

也就是说，虽然程序抛出了异常，但异常前的命令还是被正常的执行了且没有被回滚。再试试直接在 Redis 客户端中运行这条指令：

同样，错误之前的指令仍然没有被回滚。

那么我们之前经常听说的 Lua 脚本保证原子性操作究竟是怎么回事呢？

其实，在 Redis 中是使用的同一个 Lua 解释器来执行所有命令。也就保证了当一段 Lua 脚本在执行时，不会有其它脚本或 Redis命令同时执行。保证了操作不会被其他指令插入或打扰，实现的仅仅是这种程度上的原子操作。

但是遗憾的是，如果 Lua 脚本运行时出错并中途结束，之后的操作不会进行，但是之前已经发生的写操作不会撤销。所以即使使用了 Lua 脚本，也不能实现类似数据库回滚的原子性。

本文基于 Redis 5.0.3 进行测试

官方文档相关说明：https://redis.io/topics/transactions

1、Redis分布式锁，你用对了吗？

2、面试官：Redis 为什么把简单的字符串设计成 SDS？

3、Spring 事务失效的 8 大场景，看看你都遇到过几个？