Redis咋保证操作原子性，这些细节你得知道，不然容易出错

Redis保证操作原子性的核心方式，简单来说就是“单线程”和“原子操作命令”的结合，它不是像数据库那样通过复杂的锁机制来保证，而是用一种更直接、更简单粗暴但高效的方式，下面我们来详细聊聊这些细节，理解了这些,你在使用Redis时才不容易掉进坑里。

第一，最根本的保障：单线程模型。

这是Redis原子性的基石，你可能听说过Redis是单线程的，这里指的是其核心的网络I/O和键值对读写是由一个线程来完成的，这意味着，在任何一个时刻，Redis服务器只会处理一个客户端发来的命令，当一个命令正在执行时,其他所有命令都必须排队等待。

想象一下银行只有一个柜台，无论来多少顾客，都必须一个一个地办理业务，这样就不会出现两个顾客同时要求修改同一个账户余额的混乱情况，在Redis中，当一个客户端在执行例如INCR（增加1）命令时，在这个命令没有完全执行完、结果没有返回之前，其他客户端发来的任何命令，哪怕是读取这个键的值，也都得等着，这就从根源上避免了并发读写导致的数据不一致问题，对于单个命令的操作，你完全不用担心原子性，因为Redis的单线程模型天然就保证了这一点。（来源：Redis官方文档对单线程模型的说明）

第二，应对复杂逻辑：内置的原子操作命令。

单个命令是原子的，这很好，但如果我们需要连续执行多个操作，并且希望这组操作作为一个整体原子地执行，该怎么办呢？你先要检查一个键的值，然后根据这个值决定是否进行修改，如果分两步走，在检查和修改之间，可能已经有其他客户端修改了这个值,这就出错了。

Redis非常聪明，它预见到了很多这种常见的复合操作场景，并直接提供了相应的原子命令，这些命令本身是单个命令，因此享受单线程的原子性保障，但它们的内部逻辑却完成了需要多个步骤才能做的事情,常见的例子有：

• INCR/DECR： increment增加1和decrement减少1，它自己会读取当前值、加1、写回新值，整个过程是原子的,不会被打断。
• SETNX： 只在键“不存在”时设置值，这常用于实现分布式锁，如果是先判断exists再set，就不是原子的，而SETNX一个命令搞定。
• HMSET/HMGET： 同时设置或获取哈希表中的多个字段,保证这些字段的更新或读取是同时发生的。
• LPUSH/RPOP： 列表的推入和弹出操作也是原子的。

（来源：Redis命令参考手册中对这些命令的原子性描述）

第三，应对更复杂的场景：Lua脚本。

总有一些业务逻辑是内置命令无法覆盖的，需要组合多个命令，这时候，Redis的“大招”——Lua脚本就登场了，Redis允许你将一连串的命令写在一个Lua脚本中,然后一次性发送给服务器执行。

关键点来了： Redis会保证整个Lua脚本在执行时是不可分割的，脚本在执行过程中，会被当作一个独立的命令任务来对待，也就是说，在Lua脚本运行期间，Redis服务器不会去处理任何其他客户端的命令，会一直等到整个脚本的所有命令都执行完毕，才会去处理下一个请求,这就实现了多个命令的原子性捆绑执行。

你要实现一个“检查并转账”的功能：检查A的余额是否大于100，如果大于，则从A扣除100，给B增加100，把这个逻辑写成Lua脚本，发送给Redis执行，就能确保在“检查”和“转账”之间，A的余额不会被其他操作改变,从而保证了转账操作的安全。

（来源：Redis官方文档对EVAL命令的解释，明确指出Lua脚本在Redis中是以原子方式执行的）

第四，一个需要特别注意的“例外”：事务（Transaction）。

Redis也提供了MULTI、EXEC这样的命令来实现事务，但这里有一个非常重要的细节，也是很多人误解的地方：Redis的事务并不是严格意义上的原子性！

Redis的事务更像是一个“命令打包”的机制，当你使用MULTI开启一个事务后，后面输入的命令都不会立即执行，而是被放入一个队列中，当你输入EXEC命令时，Redis才会一次性、按顺序地执行队列中的所有命令。

• 保证的是什么？ 它保证了两点：1）事务中的所有命令会连续执行，不会被打断（因为在EXEC执行时，它也是单线程处理，其他命令进不来），2) 它能保证隔离性,即事务执行过程中不会被其他客户端命令打断。
• 不保证的是什么？ 它不保证“原子性”中的“要么全部成功，要么全部失败”，在Redis事务中，如果队列里的某个命令出错了（比如对错误的数据类型执行了操作），只有那条出错的命令不会被执行，而队列中其他正确的命令依然会照常执行,Redis不会因为某个命令失败而回滚整个事务。

这和数据库事务的原子性是完全不同的，你不能指望用Redis事务来实现类似“要么都做，要么都不做”的复杂业务回滚，对于需要强原子性的复杂操作,正确的做法是使用上面提到的Lua脚本。

（来源：Redis官方文档关于事务的说明，明确指出了事务不支持回滚的特性）

避免出错的要点：

1. 单个命令：放心用,天生原子。
2. 简单复合逻辑：优先寻找Redis提供的内置原子命令（如SETNX, INCRBY等）,这是最高效安全的方式。
3. 复杂多步操作：务必使用Lua脚本,这是实现真正原子性的唯一可靠方法。
4. 事务（MULTI/EXEC）：要清楚它的局限性，它主要作用是批量执行和保证隔离性，但不能在失败时自动回滚,不要把它误当成数据库事务来用。

理解了Redis在不同层面提供的这些机制和它们之间的细微差别，你就能根据实际业务场景，选择最合适的工具,从而避免因为并发问题导致的数据错乱。