事务的实现

一个事务从开始到结束通常会经历以下三个阶段： 1. 事务开始。 2. 命令入队。 3. 事务执行。 本节接下来的内容将对这三个阶段进行介绍， 说明一个事务从开始到结束的整个过程。 ## 事务开始 MULTI 命令的执行标志着事务的开始： ~~~ redis> MULTI OK ~~~ MULTI 命令可以将执行该命令的客户端从非事务状态切换至事务状态， 这一切换是通过在客户端状态的 `flags` 属性中打开 `REDIS_MULTI` 标识来完成的， MULTI 命令的实现可以用以下伪代码来表示： ~~~ def MULTI(): # 打开事务标识 client.flags |= REDIS_MULTI # 返回 OK 回复 replyOK() ~~~ ## 命令入队 当一个客户端处于非事务状态时， 这个客户端发送的命令会立即被服务器执行： ~~~ redis> SET "name" "Practical Common Lisp" OK redis> GET "name" "Practical Common Lisp" redis> SET "author" "Peter Seibel" OK redis> GET "author" "Peter Seibel" ~~~ 与此不同的是， 当一个客户端切换到事务状态之后， 服务器会根据这个客户端发来的不同命令执行不同的操作： * 如果客户端发送的命令为 EXEC 、 DISCARD 、 WATCH 、 MULTI 四个命令的其中一个， 那么服务器立即执行这个命令。 * 与此相反， 如果客户端发送的命令是 EXEC 、 DISCARD 、 WATCH 、 MULTI 四个命令以外的其他命令， 那么服务器并不立即执行这个命令， 而是将这个命令放入一个事务队列里面， 然后向客户端返回 `QUEUED` 回复。 服务器判断命令是该入队还是该立即执行的过程可以用流程图 IMAGE_ENQUEUE_OR_EXEC 来描述。  ## 事务队列 每个 Redis 客户端都有自己的事务状态， 这个事务状态保存在客户端状态的 `mstate` 属性里面： ~~~ typedef struct redisClient { // ... // 事务状态 multiState mstate; /* MULTI/EXEC state */ // ... } redisClient; ~~~ 事务状态包含一个事务队列， 以及一个已入队命令的计数器 （也可以说是事务队列的长度）： ~~~ typedef struct multiState { // 事务队列，FIFO 顺序 multiCmd *commands; // 已入队命令计数 int count; } multiState; ~~~ 事务队列是一个 `multiCmd` 类型的数组， 数组中的每个 `multiCmd` 结构都保存了一个已入队命令的相关信息， 包括指向命令实现函数的指针， 命令的参数， 以及参数的数量： ~~~ typedef struct multiCmd { // 参数 robj **argv; // 参数数量 int argc; // 命令指针 struct redisCommand *cmd; } multiCmd; ~~~ 事务队列以先进先出（FIFO）的方式保存入队的命令： 较先入队的命令会被放到数组的前面， 而较后入队的命令则会被放到数组的后面。 举个例子， 如果客户端执行以下命令： ~~~ redis> MULTI OK redis> SET "name" "Practical Common Lisp" QUEUED redis> GET "name" QUEUED redis> SET "author" "Peter Seibel" QUEUED redis> GET "author" QUEUED ~~~ 那么服务器将为客户端创建图 IMAGE_TRANSACTION_STATE 所示的事务状态： * 最先入队的 SET 命令被放在了事务队列的索引 `0` 位置上。 * 第二入队的 GET 命令被放在了事务队列的索引 `1` 位置上。 * 第三入队的另一个 SET 命令被放在了事务队列的索引 `2` 位置上。 * 最后入队的另一个 GET 命令被放在了事务队列的索引 `3` 位置上。  ## 执行事务 当一个处于事务状态的客户端向服务器发送 EXEC 命令时， 这个 EXEC 命令将立即被服务器执行： 服务器会遍历这个客户端的事务队列， 执行队列中保存的所有命令， 最后将执行命令所得的结果全部返回给客户端。 举个例子， 对于图 IMAGE_TRANSACTION_STATE 所示的事务队列来说， 服务器首先会执行命令： ~~~ SET "name" "Practical Common Lisp" ~~~ 接着执行命令： ~~~ GET "name" ~~~ 之后执行命令： ~~~ SET "author" "Peter Seibel" ~~~ 再之后执行命令： ~~~ GET "author" ~~~ 最后， 服务器会将执行这四个命令所得的回复返回给客户端： ~~~ redis> EXEC 1) OK 2) "Practical Common Lisp" 3) OK 4) "Peter Seibel" ~~~ EXEC 命令的实现原理可以用以下伪代码来描述： ~~~ def EXEC(): # 创建空白的回复队列 reply_queue = [] # 遍历事务队列中的每个项 # 读取命令的参数，参数的个数，以及要执行的命令 for argv, argc, cmd in client.mstate.commands: # 执行命令，并取得命令的返回值 reply = execute_command(cmd, argv, argc) # 将返回值追加到回复队列末尾 reply_queue.append(reply) # 移除 REDIS_MULTI 标识，让客户端回到非事务状态 client.flags &= ~REDIS_MULTI # 清空客户端的事务状态，包括： # 1）清零入队命令计数器 # 2）释放事务队列 client.mstate.count = 0 release_transaction_queue(client.mstate.commands) # 将事务的执行结果返回给客户端 send_reply_to_client(client, reply_queue) ~~~