RedisAPI原子性操作及原理解析

在學(xué)習(xí)Redis的常用操作時，經(jīng)常看到介紹說，Redis的set、get以及hset等等命令的執(zhí)行都是原子性的，但是令自己百思不得其解的是，為什么這些操作是原子性的？

原子性

原子性是數(shù)據(jù)庫的事務(wù)中的特性。在數(shù)據(jù)庫事務(wù)的情景下，原子性指的是：一個事務(wù)（transaction）中的所有操作，要么全部完成，要么全部不完成，不會結(jié)束在中間某個環(huán)節(jié)。【維基百科】

對于Redis而言，命令的原子性指的是：一個操作的不可以再分，操作要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行。

Redis操作原子性的原因

Redis的操作之所以是原子性的，是因?yàn)镽edis是單線程的。

由于對操作系統(tǒng)相關(guān)的知識不是很熟悉，從上面這句話并不能真正理解Redis操作是原子性的原因，進(jìn)一步查閱進(jìn)程與線程的概念及其區(qū)別。

進(jìn)程與線程

進(jìn)程

計(jì)算機(jī)中已執(zhí)行程序的實(shí)體。【維基百科】。比如，一個啟動了的php-fpm，就是一個進(jìn)程。

線程

操作系統(tǒng)能夠進(jìn)行運(yùn)算調(diào)度的最小單元。它被包含在進(jìn)程之中，是進(jìn)程的實(shí)際運(yùn)作單位。一條線程指的是進(jìn)程中一個單一順序的控制流，一個進(jìn)程中可以并發(fā)多個線程，每條線程并行執(zhí)行不同的任務(wù)?！揪S基百科】。比如，mysql運(yùn)行時，mysql啟動后，該mysql服務(wù)就是一個進(jìn)程，而mysql的連接、查詢的操作，就是線程。

進(jìn)程與線程的區(qū)別

• 資源（如打開文件）：進(jìn)程間的資源相互獨(dú)立，同一進(jìn)程的各線程間共享資源。某進(jìn)程的線程在其他進(jìn)程不可見。
• 通信：進(jìn)程間通信：消息傳遞、同步、共享內(nèi)存、遠(yuǎn)程過程調(diào)用、管道。線程間通信：直接讀寫進(jìn)程數(shù)據(jù)段（需要進(jìn)程同步和互斥手段的輔助，以保證數(shù)據(jù)的一致性）。
• 調(diào)度和切換：線程上下文切換比進(jìn)程上下文切換要快得多。

線程，是操作系統(tǒng)最小的執(zhí)行單元，在單線程程序中，任務(wù)一個一個地做，必須做完一個任務(wù)后，才會去做另一個任務(wù)。

Redis在并發(fā)中的表現(xiàn)

Redis的API是原子性的操作，那么多個命令在并發(fā)中也是原子性的嗎？

看看下面這段代碼：

  $redis = new Redis();
  $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
  for($i = 0; $i  1000; $i++) {
      $num = (int) $redis->get('val');
      $num++;
      $redis->set('val', $num);
      usleep(10000);
  }

用兩個終端執(zhí)行上面的程序，發(fā)現(xiàn)val的結(jié)果是小于2000的值，那么可以知道，在程序中執(zhí)行多個Redis命令并非是原子性的，這也和普通數(shù)據(jù)庫的表現(xiàn)是一樣的。

如果想在上面的程序中實(shí)現(xiàn)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(wù)，或者使用Redis+Lua的方式實(shí)現(xiàn)。

總結(jié)

綜上所述，對Redis來說，執(zhí)行g(shù)et、set以及eval等API，都是一個一個的任務(wù)，這些任務(wù)都會由Redis的線程去負(fù)責(zé)執(zhí)行，任務(wù)要么執(zhí)行成功，要么執(zhí)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(wù)其實(shí)是要保證批量操作的原子性。

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