什麼是原子性？

說到原子性就不得不提事務操作，原子性操作指在一個事務中，多個步驟操作要麼一起成功完成，要麼一起失敗，不能出現部分成功或部分失敗，對於redis來說，事務佇列中的命令要麼全部執行，要麼都不執行，所以redis的事務具有原子性。

Reids如何執行事務？

弄清楚redis如何保證原子性操作之前，我們先來了解下redis事務操作的流程。

一個事務從開始到結束會經歷以下三個階段：

事務開始命令入列（先進先出）事務執行

舉個例子：

redis > muti //開啟一個事務（此命令會修改客戶端狀態屬性，將其狀態變為事務開啟）

ok //並且立即執行後返回結果

reids > set name hunk

queued //此命令送入佇列排隊等候，不會立即執行

redis > get name

queued //送入佇列排隊...

redis > exec //從佇列中取出命令全部執行，最後執行結果全部返回給客戶端

ok //返回結果

這裡需要注意的是，redis接受到一個命令後，伺服器端判斷該命令是立即執行還是放入佇列，是根據客戶端是否開啟了事務狀態來決定的，例如：

當一個客戶端處於事務開啟狀態時，如果伺服器接收到exec命令，服務端將遍歷這個關聯的事務佇列，並執行當中的所有命令，最後全部返回給客戶端：

如何保證事務原子性？

我們已經知道了redis事務是如何執行的：客戶端透過muti命令開啟事務狀態，服務端透過事務佇列儲存客戶端所有命令，然後客戶端發起exec命令後，伺服器執行佇列的中所有的命令，最後取消客戶端事務狀態、清理佇列、返回結果到客戶端。

watch命令：wathc命令是一個樂觀鎖，透過鎖我們可以實現原子性操作，wantch可以在exec執行之前監視任意數量的資料庫鍵key，並在exec執行時，檢查被監視的key是否已經被修改，如果是，伺服器就會拒絕執行當前事務中所有命令，返回客戶端執行失敗的回覆。比如以下兩個客戶端執行命令的過程，如下圖：

T4時刻，客戶端B修改了name鍵值，而客戶端A已經監聽了name鍵，T5時刻客戶端A執行exec命令時，伺服器發現name已經被修改，因此伺服器會拒絕執行A的事務，每個redis資料庫都有一個watch_keys的字典，透過該字典，redis伺服器可以知道資料庫中哪些鍵正在被監視，如下圖：

比如，如果“name”被修改，那麼客戶端a，b的redis_dirty_cas標識被開啟，當伺服器收到客戶端a或b發來的exec的命令時，伺服器判斷客戶端是否打開了該標識來決定是否執行事務，如下圖：

一致性保證：一致性是指資料符合預定義的要求，沒有無效的或非法資料，這是保證原子操作的必然結果，redis事務中會出現不可預知的錯誤，如何保證資料一致性呢？我們從三個redis事務可能出錯的地方來看看

入隊錯誤：如果事務在入隊命令時，命令不存在或格式不正確，那麼redis將拒絕執行這個事務。

redis > muti ok

redis > set name "aa" queued

redis > liuneng (error) err unknown command "liuneng"

redis > get name queued

redis > exec (error) execabort transaction discarded because of previous errors.

伺服器未發現未知命令 liuneng 所有拒絕執行佇列中命令，也就終止了此項事務，保證了原子性、資料一致性。

執行錯誤：如果redis在執行佇列中的命令過程中出現了錯誤，它會繼續執行佇列中剩下的命令，已執行的命令和結果不會被出錯的命令所影響，因為出錯的命令會被伺服器識別出來並予以錯誤處理，不會對資料庫做任何修改，也不會影響資料一致性。服務停器機：伺服器停機後redis在重啟時會根據持久化模式，選擇對應的AOF或RDB檔案來恢復資料，事務中途發生的停機不會影響資料庫一致性。

Redis是單執行緒的，所以一條語句保證了自身的原子性。對於多條語句，使用multi……exec，它會快取每一條語句並檢查中間是否有錯，如果有其他執行緒修改了某個指，標記為髒。那麼最終exec是返回nil。所以原子性雖然保證了，但是隔離性沒有。儘量使用單個操作命令完成業務就好了

原子性：

原子性是資料庫的事務中的特性。在資料庫事務的情景下，原子性指的是：一個事務（transaction）中的所有操作，要麼全部完成，要麼全部不完成，不會結束在中間某個環節。

對於Redis而言，命令的原子性指的是：一個操作的不可以再分，操作要麼執行，要麼不執行。

Redis操作原子性的原因： Redis的操作之所以是原子性的，是因為Redis是單執行緒的。 Redis在併發中的表現： Redis的API是原子性的操作，那麼多個命令在併發中也是原子性的嗎？ 有以下程式碼：

$redis= newRedis;

$redis->connect("127.0.0.1",6379);

for($i= 0;$iget("val");

$num++;

$redis->set("val",$num);

usleep(10000);

}

用兩個終端執行上面的程式，發現val的結果是小於2000的值，那麼可以知道，在程式中執行多個Redis命令並非是原子性的，這也和普通資料庫的表現是一樣的。 如果想在上面的程式中實現原子性，可以將get和set改成單命令操作，比如incr，或者使用Redis的事務，或者使用Redis+Lua的方式實現。

對Redis來說，執行get、set以及eval等API，都是一個一個的任務，這些任務都會由Redis的執行緒去負責執行，任務要麼執行成功，要麼執行失敗，這就是Redis的命令是原子性的原因。

Redis本身提供的所有API都是原子操作，Redis中的事務其實是要保證批次操作的原子性。