高频Redis面试题解析：Redis 事务是否具备原子性？

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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

客户端发送 MULTI 命令，服务器执行 MULTI 命令逻辑。

服务器会在客户端状态（redisClient）的 flags 属性打开 REDIS_MULTI 标识，将客户端从非事务状态切换到事务状态。

void multiCommand(redisClient *c) {// 不能在事务中嵌套事务 
    if (c->flags & REDIS_MULTI) {addReplyError(c,"MULTI calls can not be nested");
        return;
    }
    // 打开事务 FLAG
    c->flags |= REDIS_MULTI;
    addReply(c,shared.ok);
}

2、命令入队

接着，用户可以在客户端输入当前事务要执行的多个命令。

当客户端切换到事务状态时，服务器会根据客户端发来的命令来执行不同的操作。

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。
- 首先检查此命令的格式是否正确，如果不正确，服务器会在客户端状态（redisClient）的 flags 属性打开 REDIS_MULTI 标识，并且返回错误信息给客户端。
如果正确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。

我们先看看事务队列是如何实现的 ？

每个 Redis 客户端都有自己的事务状态，对应的是客户端状态（redisClient）的 mstate 属性。

typeof struct redisClient{
    // 事务状态 
    multiState mstate;
}
redisClient;

事务状态（mstate）包含一个事务队列（FIFO 队列），以及一个已入队命令的计数器。

/*
 * 事务状态
 */
typedef struct multiState {
    // 事务队列，FIFO 顺序 
    multiCmd *commands;
    /* Array of MULTI commands */
    // 已入队命令计数 
    int count;
    /* Total number of MULTI commands */
    int minreplicas;
    /* MINREPLICAS for synchronous replication */
    time_t minreplicas_timeout;
    /* MINREPLICAS timeout as unixtime. */
}
multiState;

事务队列是一个 multiCmd 类型数组，数组中每个 multiCmd 结构都保存了一个如入队命令的相关信息：指向命令实现函数的指针，命令的参数，以及参数的数量。

/*
 * 事务命令
 */
typedef struct multiCmd {
    // 参数 
    robj **argv;
    // 参数数量 
    int argc;
    // 命令指针 
    struct redisCommand *cmd;
}
multiCmd;

最后我们再看看入队列的源码 ：

/* Add a new command into the MULTI commands queue 
 *
 * 将一个新命令添加到事务队列中
 */
void queueMultiCommand(redisClient *c) {
    multiCmd *mc;
    int j;
    // 为新数组元素分配空间 
    c->mstate.commands = zrealloc(c->mstate.commands,
                sizeof(multiCmd)*(c->mstate.count+1));
    // 指向新元素 
    mc = c->mstate.commands+c->mstate.count;
    // 设置事务的命令、命令参数数量，以及命令的参数 
    mc->cmd = c->cmd;
    mc->argc = c->argc;
    mc->argv = zmalloc(sizeof(robj*)*c->argc);
    memcpy(mc->argv,c->argv,sizeof(robj*)*c->argc);
    for (j = 0; j < c->argc; j++)
            incrRefCount(mc->argv[j]);
    // 事务命令数量计数器增一 
    c->mstate.count++;
}

当然了，还有我们上面提到的，如果命令入队出错时，会打开客户端状态的 REDIS_DIRTY_EXEC 标识。

/* Flag the transacation as DIRTY_EXEC so that EXEC will fail.
 *
 * 将事务状态设为 DIRTY_EXEC，让之后的 EXEC 命令失败。*
 * Should be called every time there is an error while queueing a command. 
 *
 * 每次在入队命令出错时调用
 */
void flagTransaction(redisClient *c) {if (c->flags & REDIS_MULTI)
            c->flags |= REDIS_DIRTY_EXEC;
}

3、事务执行

客户端发送 EXEC 命令，服务器执行 EXEC 命令逻辑。

如果客户端状态的 flags 属性不包含 REDIS_MULTI 标识，或者包含 REDIS_DIRTY_CAS 或者 REDIS_DIRTY_EXEC 标识，那么就直接取消事务的执行。

否则客户端处于事务状态（flags 有 REDIS_MULTI 标识），服务器会遍历客户端的事务队列，然后执行事务队列中的所有命令，最后将返回结果全部返回给客户端；