【Redis】8.事务

2023-02-27 07:35:49

1. 事务定义

Redis事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

Redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队。

2. 事务使用

从输入Multi命令开始，输入的命令都会依次进入命令队列中，但不会执行，直到输入Exec后，Redis会将之前的命令队列中的命令依次执行。

组队的过程中可以通过discard来放弃组队。

如：

3. 事务错误处理

组队中某个命令出现了报告错误，执行时整个的所有队列都会被取消。

如果执行阶段某个命令报出了错误，则只有报错的命令不会被执行，而其他的命令都会执行，不会回滚。

4. 事务冲突问题

4.1 案例

一个请求想给金额减8000，另一个请求想给金额减5000，还有一个请求想给金额减1000。

4.2 悲观锁

悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。

4.3 乐观锁

乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。Redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的。

4.4 watch命令

语法：watch key [key ...]

在执行multi之前，先执行watch key1 [key2],可以监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key被其他命令所改动，那么事务将被打断。

4.5 unwatch命令

取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。如果在执行 WATCH 命令之后，EXEC 命令或DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行UNWATCH 了。

http://doc.redisfans.com/transaction/exec.html

5. 事务三特性

单独的隔离操作
- 事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
没有隔离级别的概念
- 队列中的命令没有提交之前都不会实际被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行
不保证原子性
- 事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚

6. 秒杀案例

6.1 解决计数器和人员记录的事务操作

6.1.1 案例代码

public static boolean doSecKill(String uid, String prodId) {
    // 1.uid和prodId非空判断
    if (uid == null || prodId == null) {
        return false;
    }
    // 2.连接redis
    Jedis jedis = new Jedis("192.168.137.3", 6379);
    // 3.拼接key
    String kcKey = "sk:" + prodId + ":qt";
    String userKey = "sk:" + uid + ":user";
    // 4. 获取库存，如果库存为null，秒杀还没有开始
    String kc = jedis.get(kcKey);
    if (kc == null) {
        System.out.println("秒杀还没开始");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 5.判断用户是否重复秒杀
    if (jedis.sismember(userKey, uid)) {
        System.out.println("已经秒杀成功，不能重复秒杀");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 6.如果库存数量小于1，秒杀结束
    if (Integer.parseInt(kc) <= 0) {
        System.out.println("已秒光");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 7. 库存-1，把秒杀成功用户添加清单里面
    jedis.decr(kcKey);
    jedis.sadd(userKey, uid);
    System.out.println("秒杀成功");
    jedis.close();
    return true;
}

6.2 秒杀并发模拟

使用工具ab模拟测试，CentOS6 默认安装，CentOS7需要手动安装。

6.2.1 联网安装

yum install httpd-tools

6.2.2 本地安装

进入cd /run/media/root/CentOS 7 x86_64/Packages（路径跟centos6不同）
顺序安装
1. apr-1.4.8-3.el7.x86_64.rpm
2. apr-util-1.5.2-6.el7.x86_64.rpm
3. httpd-tools-2.4.6-67.el7.centos.x86_64.rpm

6.2.3 测试及结果

6.2.3.1 通过ab测试

vim postfile 模拟表单提交参数,以&符号结尾;存放当前目录。

ab -n 2000 -c 200 -k -p ~/postfile -T application/x-www-form-urlencoded http://192.168.2.115:8081/Seckill/doseckill

6.2.3.2 出现超卖

10次秒杀成功之后还出现了秒杀成功。

6.3 超卖问题

6.3.1 利用乐观锁淘汰用户，解决超卖问题

对6.1.1中代码进行修改，添加乐观锁和事务。代码如下：

public static boolean doSecKill(String uid, String prodId) {
    // 1.uid和prodId非空判断
    if (uid == null || prodId == null) {
        return false;
    }
    // 2.连接redis
    Jedis jedis = new Jedis("192.168.137.3", 6379);
    // 3.拼接key
    String kcKey = "sk:" + prodId + ":qt";
    String userKey = "sk:" + uid + ":user";
    // 添加乐观锁
    jedis.watch(kcKey);
    // 4. 获取库存，如果库存为null，秒杀还没有开始
    String kc = jedis.get(kcKey);
    if (kc == null) {
        System.out.println("秒杀还没开始");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 5.判断用户是否重复秒杀
    if (jedis.sismember(userKey, uid)) {
        System.out.println("已经秒杀成功，不能重复秒杀");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 6.如果库存数量小于1，秒杀结束
    if (Integer.parseInt(kc) <= 0) {
        System.out.println("已秒光");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 7.添加事务
    Transaction multi = jedis.multi();
    // 7.1减少库存
    multi.decr(kcKey);
    // 7.2加入清单
    multi.sadd(userKey, uid);
    // 7.3执行事务
    List<Object> results = multi.exec();
    if(results == null || results.size()==0) {
        System.out.println("秒杀失败了....");
        jedis.close();
        return false;
    }

    jedis.close();
    return true;
}

6.3.2 继续增加并发测试

6.3.2.1 连接有限制

ab -n 2000 -c 200 -k -p postfile -T 'application/x-www-form-urlencoded' http://192.168.140.1:8080/seckill/doseckill

redis会出现Connection refused (111)异常，拒接连接。

增加 -r 参数，-r 不在socket接收出错的时退出。

ab -n 2000 -c 100 -r -p postfile -T 'application/x-www-form-urlencoded' http://192.168.140.1:8080/seckill/doseckill

6.3.2.2 连接超时，通过连接池解决

增加并发量后可能会出现redis连接超时异常，因此需要使用连接池来解决这个问题。连接池代码如下：

public class JedisPoolUtil {
   private static volatile JedisPool jedisPool = null;

   private JedisPoolUtil() {
   }

   public static JedisPool getJedisPoolInstance() {
      if (null == jedisPool) {
         synchronized (JedisPoolUtil.class) {
            if (null == jedisPool) {
               JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
               poolConfig.setMaxTotal(200);
               poolConfig.setMaxIdle(32);
               poolConfig.setMaxWaitMillis(100*1000);
               poolConfig.setBlockWhenExhausted(true);
               poolConfig.setTestOnBorrow(true);  // ping  PONG
             
               jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.44.168", 6379, 60000 );
            }
         }
      }
      return jedisPool;
   }

   public static void release(JedisPool jedisPool, Jedis jedis) {
      if (null != jedis) {
         jedisPool.returnResource(jedis);
      }
   }
}

修改代码6.3.1中代码，修改获取Jedis对象部分，代码如下：

public static boolean doSecKill(String uid, String prodId) {
    // 1.uid和prodId非空判断
    if (uid == null || prodId == null) {
        return false;
    }
    // 2.通过连接池得到jedis对象
    JedisPool jedisPoolInstance = JedisPoolUtil.getJedisPoolInstance();
    Jedis jedis = jedisPoolInstance.getResource();
    // 3.拼接key
    String kcKey = "sk:" + prodId + ":qt";
    String userKey = "sk:" + uid + ":user";
    // 添加乐观锁
    jedis.watch(kcKey);
    // 4. 获取库存，如果库存为null，秒杀还没有开始
    String kc = jedis.get(kcKey);
    if (kc == null) {
        System.out.println("秒杀还没开始");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 5.判断用户是否重复秒杀
    if (jedis.sismember(userKey, uid)) {
        System.out.println("已经秒杀成功，不能重复秒杀");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 6.如果库存数量小于1，秒杀结束
    if (Integer.parseInt(kc) <= 0) {
        System.out.println("已秒光");
        jedis.close();
        return false;
    }
    // 7.添加事务
    Transaction multi = jedis.multi();
    // 7.1减少库存
    multi.decr(kcKey);
    // 7.2加入清单
    multi.sadd(userKey, uid);
    // 7.3执行事务
    List<Object> results = multi.exec();
    if(results == null || results.size()==0) {
        System.out.println("秒杀失败了....");
        jedis.close();
        return false;
    }

    jedis.close();
    return true;
}

6.3.2.3 连接池

节省每次连接redis服务带来的消耗，把连接好的实例反复利用。通过参数管理连接的行为。

连接池参数
- MaxTotal：控制一个pool可分配多少个jedis实例，通过pool.getResource()来获取；如果赋值为-1，则表示不限制；如果pool已经分配了MaxTotal个jedis实例，则此时pool的状态为exhausted。
- maxIdle：控制一个pool最多有多少个状态为idle(空闲)的jedis实例；
- MaxWaitMillis：表示当borrow一个jedis实例时，最大的等待毫秒数，如果超过等待时间，则直接抛JedisConnectionException；
- testOnBorrow：获得一个jedis实例的时候是否检查连接可用性（ping()）；如果为true，则得到的jedis实例均是可用的；

6.3.2.4 已经秒光，可是还有库存

已经秒光，可是还有库存。原因，就是乐观锁导致很多请求都失败。先点的没秒到，后点的可能秒到了。

通过lua脚本，可解决该问题。

local userid=KEYS[1];
local prodid=KEYS[2];
local qtkey="sk:"..prodid..":qt";
local usersKey="sk:"..prodid.":usr';
local userExists=redis.call("sismember",usersKey,userid);
if tonumber(userExists)==1
then
	return 2;
end
local num= redis.call("get" ,qtkey);
if tonumber(num)<=0
then
	return 0;
else
	redis.call("decr",qtkey);
	redis.call("sadd",usersKey,userid);
end
return 1;

改进6.3.2.2中代码，执行lua脚本，根据结果判断抢购结果。

static String secKillScript = "local userid=KEYS[1];\r\n" +
        "local prodid=KEYS[2];\r\n" +
        "local qtkey='sk:'..prodid..\":qt\";\r\n" +
        "local usersKey='sk:'..prodid..\":usr\";\r\n" +
        "local userExists=redis.call(\"sismember\",usersKey,userid);\r\n" +
        "if tonumber(userExists)==1 then \r\n" +
        "   return 2;\r\n" +
        "end\r\n" +
        "local num= redis.call(\"get\" ,qtkey);\r\n" +
        "if tonumber(num)<=0 then \r\n" +
        "   return 0;\r\n" +
        "else \r\n" +
        "   redis.call(\"decr\",qtkey);\r\n" +
        "   redis.call(\"sadd\",usersKey,userid);\r\n" +
        "end\r\n" +
        "return 1";

public static boolean doSecKill(String uid, String prodid) throws IOException {

    JedisPool jedispool = JedisPoolUtil.getJedisPoolInstance();
    Jedis jedis = jedispool.getResource();

    //String sha1=  .secKillScript;
    String sha1 = jedis.scriptLoad(secKillScript);
    Object result = jedis.evalsha(sha1, 2, uid, prodid);

    String reString = String.valueOf(result);
    if ("0".equals(reString)) {
        System.err.println("已抢空！！");
    } else if ("1".equals(reString)) {
        System.out.println("抢购成功！！！！");
    } else if ("2".equals(reString)) {
        System.err.println("该用户已抢过！！");
    } else {
        System.err.println("抢购异常！！");
    }
    jedis.close();
    return true;
}

6.3.2.5 Lua脚本

Lua 是一个小巧的脚本语言，Lua脚本可以很容易的被C/C++ 代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，Lua并没有提供强大的库，一个完整的Lua解释器不过200k，所以Lua不适合作为开发独立应用程序的语言，而是作为嵌入式脚本语言。

很多应用程序、游戏使用LUA作为自己的嵌入式脚本语言，以此来实现可配置性、可扩展性。

这其中包括魔兽争霸地图、魔兽世界、博德之门、愤怒的小鸟等众多游戏插件或外挂。

https://www.w3cschool.cn/lua/

6.3.2.6 Lua脚本在Redis中的优势

将复杂的或者多步的redis操作，写为一个脚本，一次提交给redis执行，减少反复连接redis的次数。提升性能。

LUA脚本是类似redis事务，有一定的原子性，不会被其他命令插队，可以完成一些redis事务性的操作。

但是注意redis的lua脚本功能，只有在Redis 2.6以上的版本才可以使用。

利用lua脚本淘汰用户，解决超卖问题。

redis 2.6版本以后，通过lua脚本解决争抢问题，实际上是redis 利用其单线程的特性，用任务队列的方式解决多任务并发问题。

码农公寓