面试题：Redis事务如何处理并发场景？

Question

请阐述Redis事务在面对多个客户端同时执行事务操作时，是怎样保证数据一致性和并发性能的？并说明其中涉及到的关键机制。

Answer 1

1. 数据一致性保证

• 单线程执行：Redis 是单线程模型，所有客户端的命令包括事务操作都是顺序执行。当多个客户端同时提交事务时，Redis 会将这些事务请求放入队列，按顺序逐个执行。这就避免了并发执行导致的数据竞争问题，确保每个事务内的命令按顺序原子性执行，从而保证数据一致性。例如，一个事务对某个 key 进行多次操作，不会在操作过程中被其他客户端干扰。
• WATCH 机制：客户端可以使用 WATCH 命令监控一个或多个 key。在执行 MULTI 开启事务之前，如果被监控的 key 在其他客户端被修改，当前客户端的事务会被打断，不会执行 EXEC 后的命令。比如，客户端 A 监控了 key1，在 A 开启事务但未执行 EXEC 时，客户端 B 修改了 key1，那么 A 的事务会失败，这样可以防止数据在事务执行过程中被意外修改，维护数据一致性。

2. 并发性能

• 批量操作：事务允许将多个命令打包成一个操作发送到服务器端。客户端可以通过一次网络请求发送多个命令，减少了网络开销。例如，原本需要多次网络交互执行的多个命令，在事务中只需一次请求，提高了并发场景下的整体性能。
• 乐观锁机制（基于 WATCH）：WATCH 机制采用乐观锁策略。在事务开始前监控数据，假设在事务执行过程中数据不会被修改，只有在执行 EXEC 时才检查数据是否被修改。相比悲观锁（如数据库中的锁表等操作），乐观锁在大多数情况下不需要等待锁，减少了等待时间，提高了并发性能。

3. 关键机制

• MULTI/EXEC：MULTI 命令用于开启一个事务，告诉 Redis 后续命令进入事务队列；EXEC 命令用于执行事务队列中的所有命令。在 MULTI 到 EXEC 之间的命令不会立即执行，而是缓存起来，直到 EXEC 触发批量执行。
• DISCARD：用于取消事务，清除事务队列中的所有命令，事务状态回滚到开启前。
• WATCH：如上述所说，用于监控 key，保证事务执行过程中数据的一致性，实现乐观锁机制。