【Redis】事务因WATCH的键被修改而失败 事务队列中的操作被自动丢弃 UNWATCH的应用场景

事务因WATCH的键被修改而失败 事务队列中的操作被自动丢弃 重新执行事务会导致额外的开销

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1. 减少事务冲突的概率

• 优化数据模型：尽量减少对同一个键的频繁修改。可以通过将数据分散到多个键（例如哈希分片）来降低冲突概率。
• 减少事务范围：只将必要的操作放入事务中，避免长时间持有WATCH的键。
• 使用更细粒度的锁：如果可能，将一个大事务拆分为多个小事务，减少冲突的可能性。

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2. 避免频繁重试的开销

• 指数退避重试：在事务失败后，采用指数退避策略（Exponential Backoff）进行重试，避免在高并发下频繁重试导致的开销。
  • 例如：第一次失败后等待100ms，第二次失败后等待200ms，第三次失败后等待400ms，以此类推。
• 限制重试次数：设置最大重试次数，超过次数后放弃事务或记录日志，避免无限重试。
• 异步重试：将失败的事务放入一个队列中，由后台任务异步重试，避免阻塞主线程。

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3. 使用Lua脚本替代事务

Redis支持执行Lua脚本，脚本中的操作是原子性的，且不需要WATCH机制。通过将事务逻辑封装在Lua脚本中，可以避免事务冲突和重试的开销。

优点：

• Lua脚本在Redis中是原子执行的，不需要WATCH。
• 减少了客户端与服务器之间的通信开销。
• 避免了事务失败后的重试问题。

示例：

local key = KEYS[1]
local value = redis.call('GET', key)
if not value then
    value = 0
end
redis.call('SET', key, value + 1)
return value + 1

在C++中调用Lua脚本：

redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "EVAL %s 1 mykey", luaScript);
if (reply) {
    printf("Result: %s\n", reply->str);
    freeReplyObject(reply);
}

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4. 乐观锁机制

如果必须使用WATCH，可以通过引入版本号或时间戳来实现乐观锁，减少冲突概率。

实现方式：

• 在键的值中存储一个版本号或时间戳。
• 在事务中检查版本号或时间戳是否发生变化，如果变化则放弃事务。

示例：

void optimisticTransaction(redisContext* context, const std::string& key) {
    int retries = 3;
    while (retries--) {
        redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "WATCH %s", key.c_str());
        freeReplyObject(reply);

        reply = (redisReply*)redisCommand(context, "GET %s", key.c_str());
        int version = reply ? atoi(reply->str) : 0;
        freeReplyObject(reply);

        reply = (redisReply*)redisCommand(context, "MULTI");
        freeReplyObject(reply);

        // 添加事务操作
        reply = (redisReply*)redisCommand(context, "INCR %s", key.c_str());
        freeReplyObject(reply);

        reply = (redisReply*)redisCommand(context, "EXEC");
        if (reply != nullptr) {
            // 事务成功
            freeReplyObject(reply);
            break;
        } else {
            // 事务失败，重试
            freeReplyObject(reply);
            std::this_thread::sleep_for(std::chrono::milliseconds(100 * (3 - retries))); // 指数退避
        }
    }
}

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5. 批量操作

如果事务中的操作是独立的，可以将多个操作合并为一个批量操作，减少事务的使用频率。

示例：

• 使用MGET、MSET等批量命令。
• 使用Pipeline将多个命令一次性发送到Redis，减少通信开销。

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6. 分布式锁

如果事务冲突非常频繁，可以考虑使用分布式锁（如Redlock）来保护关键资源，确保同一时间只有一个客户端可以修改数据。

注意：

• 分布式锁会引入额外的复杂性和性能开销，需谨慎使用。
• 仅在必要时使用分布式锁，避免过度设计。

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7. 监控和调优

• 监控事务冲突率：通过监控工具（如Redis的INFO命令）观察事务冲突的频率，定位热点键。
• 动态调整重试策略：根据监控结果动态调整重试次数和退避时间。

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总结

• 优先使用Lua脚本：Lua脚本可以避免事务冲突和重试开销，是最推荐的解决方案。
• 优化数据模型和事务范围：减少事务冲突的概率。
• 指数退避和异步重试：降低重试带来的开销。
• 乐观锁和批量操作：进一步优化性能。

通过以上方法，可以有效减少因WATCH失败导致的事务重试开销，提升系统性能。
UNWATCH 是 Redis 中与 WATCH 配合使用的命令，用于取消对所有键的监控。理解 UNWATCH 的应用场景需要先明确 WATCH 的作用。

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WATCH 的作用

• WATCH 用于监控一个或多个键，如果在事务执行期间（即 MULTI 和 EXEC 之间），这些键被其他客户端修改，当前客户端的事务会失败（EXEC 返回 nil）。
• WATCH 提供了一种乐观锁机制，确保事务的原子性。

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UNWATCH 的作用

• UNWATCH 用于取消对所有键的监控。
• 调用 UNWATCH 后，之前通过 WATCH 监控的键将不再被监控，即使这些键被其他客户端修改，也不会影响当前客户端的事务。

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UNWATCH 的应用场景

1. 显式取消监控

在某些场景下，客户端可能希望显式地取消对键的监控，而不是等待事务执行完成（EXEC 或 DISCARD）后自动取消监控。

示例场景：

• 客户端在监控某些键后，发现某些条件不满足，决定不执行事务。
• 此时可以调用 UNWATCH 取消监控，避免不必要的资源占用。

代码示例：

redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "WATCH mykey");
freeReplyObject(reply);

// 检查某些条件
if (someConditionIsNotMet) {
    // 取消监控
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "UNWATCH");
    freeReplyObject(reply);
    return;
}

// 执行事务
reply = (redisCommand(context, "MULTI"));
freeReplyObject(reply);
reply = (redisCommand(context, "INCR mykey"));
freeReplyObject(reply);
reply = (redisCommand(context, "EXEC"));
freeReplyObject(reply);

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2. 事务失败后的清理

当事务因 WATCH 的键被修改而失败时，Redis 会自动取消对所有键的监控。但在某些情况下，客户端可能希望显式调用 UNWATCH 来确保状态清理。

示例场景：

• 事务失败后，客户端可能需要执行一些清理操作，此时可以显式调用 UNWATCH 以确保没有残留的监控状态。

代码示例：

redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "WATCH mykey");
freeReplyObject(reply);

reply = (redisReply*)redisCommand(context, "MULTI");
freeReplyObject(reply);
reply = (redisReply*)redisCommand(context, "INCR mykey");
freeReplyObject(reply);
reply = (redisReply*)redisCommand(context, "EXEC");

if (reply == nullptr) {
    // 事务失败，显式取消监控
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "UNWATCH");
    freeReplyObject(reply);
} else {
    // 事务成功
    freeReplyObject(reply);
}

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3. 长生命周期连接中的监控管理

在长生命周期的连接中（例如连接池中的连接），客户端可能需要多次使用 WATCH 和事务。为了避免前一次的监控状态影响后续操作，可以在每次事务结束后显式调用 UNWATCH。

示例场景：

• 连接池中的连接被多个任务共享，每个任务可能使用不同的键。
• 为了避免前一个任务的监控状态影响后续任务，可以在任务结束时调用 UNWATCH。

代码示例：

void executeTask(redisContext* context, const std::string& key) {
    // 监控键
    redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "WATCH %s", key.c_str());
    freeReplyObject(reply);

    // 执行事务
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "MULTI");
    freeReplyObject(reply);
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "INCR %s", key.c_str());
    freeReplyObject(reply);
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "EXEC");

    if (reply == nullptr) {
        // 事务失败
        freeReplyObject(reply);
    } else {
        // 事务成功
        freeReplyObject(reply);
    }

    // 显式取消监控，确保连接可以安全地用于其他任务
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "UNWATCH");
    freeReplyObject(reply);
}

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4. 避免监控状态的误用

在某些复杂的业务逻辑中，客户端可能会在多个地方使用 WATCH，如果不及时清理监控状态，可能会导致意外的行为。

示例场景：

• 客户端在多个函数中分别调用了 WATCH，但某些函数可能没有执行事务。
• 为了避免监控状态的累积，可以在每个函数的最后调用 UNWATCH。

代码示例：

void functionA(redisContext* context) {
    redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "WATCH key1");
    freeReplyObject(reply);

    // 某些逻辑
    if (someCondition) {
        return; // 提前返回
    }

    // 显式取消监控
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "UNWATCH");
    freeReplyObject(reply);
}

void functionB(redisContext* context) {
    redisReply* reply = (redisReply*)redisCommand(context, "WATCH key2");
    freeReplyObject(reply);

    // 某些逻辑
    if (someCondition) {
        return; // 提前返回
    }

    // 显式取消监控
    reply = (redisReply*)redisCommand(context, "UNWATCH");
    freeReplyObject(reply);
}

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总结

UNWATCH 的主要应用场景包括：

1. 显式取消监控，避免不必要的资源占用。
2. 事务失败后的状态清理。
3. 长生命周期连接中的监控管理。
4. 避免监控状态的误用。

在复杂的业务逻辑中，合理使用 UNWATCH 可以确保 Redis 连接的状态清晰，避免意外的行为。