<b>3.4 事務與lua</b>
為了保證多條指令組合的原子性，redis提供了簡單的事務功能以及內建lua腳本來解決這個問題。本節首先簡單介紹redis中事務的使用方法以及它的局限性，之後重點介紹lua語言的基本使用方法，以及如何将redis和lua腳本進行內建，最後給出redis管理lua腳本的相關指令。
<b>3.4.1 事務</b>
熟悉關系型資料庫的讀者應該對事務比較了解，簡單地說，事務表示一組動作，要麼全部執行，要麼全部不執行。例如在社交網站上使用者a關注了使用者b，那麼需要在使用者a的關注表中加入使用者b，并且在使用者b的粉絲表中添加使用者a，這兩個行為要麼全部執行，要麼全部不執行，否則會出現資料不一緻的情況。
redis提供了簡單的事務功能，将一組需要一起執行的指令放到multi和exec兩個指令之間。multi指令代表事務開始，exec指令代表事務結束，它們之間的指令是原子順序執行的，例如下面操作實作了上述使用者關注問題。
127.0.0.1:6379> multi
ok
127.0.0.1:6379> sadd user:a:follow
user:b
queued
127.0.0.1:6379> sadd user:b:fans user:a
可以看到sadd指令此時的傳回結果是queued，代表指令并沒有真正執行，而是暫時儲存在redis中。如果此時另一個用戶端執行sismember user:a:follow user:b傳回結果應該為0。
127.0.0.1:6379> sismember user:a:follow
(integer) 0
隻有當exec執行後，使用者a關注使用者b的行為才算完成，如下所示傳回的兩個結果對應sadd指令。
127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 1
2) (integer) 1
(integer) 1
如果要停止事務的執行，可以使用discard指令代替exec指令即可。
127.0.0.1:6379> discard
如果事務中的指令出現錯誤，redis的處理機制也不盡相同。
1??指令錯誤
例如下面操作錯将set寫成了sett，屬于文法錯誤，會造成整個事務無法執行，key和counter的值未發生變化：
127.0.0.1:6388> mget key counter
1) "hello"
2) "100"
127.0.0.1:6388> multi
127.0.0.1:6388> sett key world
(error) err unknown command 'sett'
127.0.0.1:6388> incr counter
127.0.0.1:6388> exec
(error) execabort transaction discarded
because of previous errors.
2.?運作時錯誤
例如使用者b在添加粉絲清單時，誤把sadd指令寫成了zadd指令，這種就是運作時指令，因為文法是正确的：
127.0.0.1:6379> zadd user:b:fans 1
user:a
2) (error) wrongtype operation against a
key holding the wrong kind of value
可以看到redis并不支援復原功能，sadd user:a:follow user:b指令已經執行成功，開發人員需要自己修複這類問題。
有些應用場景需要在事務之前，確定事務中的key沒有被其他用戶端修改過，才執行事務，否則不執行（類似樂觀鎖）。redis提供了watch指令來解決這類問題，表3-2展示了兩個用戶端執行指令的時序。
表3-2 事務中watch指令示範時序
時間點 用戶端-1 用戶端-2
t1 set
key "java"
t2 watch
key
t3 multi
t4 append
key python
t5 append
key jedis
t6 exec
t7 get
key
可以看到“用戶端-1”在執行multi之前執行了watch指令，“用戶端-2”在“用戶端-1”執行exec之前修改了key值，造成事務沒有執行（exec結果為nil），整個代碼如下所示：
#t1：用戶端1
127.0.0.1:6379> set key "java"
#t2：用戶端1
127.0.0.1:6379> watch key
#t3：用戶端1
#t4：用戶端2
127.0.0.1:6379> append key python
(integer) 11
#t5：用戶端1
127.0.0.1:6379> append key jedis
#t6：用戶端1
(nil)
#t7：用戶端1
127.0.0.1:6379> get key
"javapython"
redis提供了簡單的事務，之是以說它簡單，主要是因為它不支援事務中的復原特性，同時無法實作指令之間的邏輯關系計算，當然也展現了redis的“keep it simple”的特性，下一小節介紹的lua腳本同樣可以實作事務的相關功能，但是功能要強大很多。
<b>3.4.2 lua用法簡述</b>
lua語言是在1993年由巴西一個大學研究小組發明，其設計目标是作為嵌入式程式移植到其他應用程式，它是由c語言實作的，雖然簡單小巧但是功能強大，是以許多應用都選用它作為腳本語言，尤其是在遊戲領域，例如大名鼎鼎的暴雪公司将lua語言引入到“魔獸世界”這款遊戲中，rovio公司将lua語言作為“憤怒的小鳥”這款火爆遊戲的關卡更新引
擎，web伺服器nginx将lua語言作為擴充，增強自身功能。redis将lua作為腳本語言可幫助開發者定制自己的redis指令，在這之前，必須修改源碼。在介紹如何在redis中使用lua腳本之前，有必要對lua語言的使用做一個基本的介紹。
1.?資料類型及其邏輯處理
lua語言提供了如下幾種資料類型：booleans（布爾）、numbers（數值）、strings（字元串）、tables（表格），和許多進階語言相比，相對簡單。下面将結合例子對lua的基本資料類型和邏輯處理進行說明。
（1）字元串
下面定義一個字元串類型的資料：
local strings val = "world"
其中，local代表val是一個局部變量，如果沒有local代表是全局變量。print函數可以列印出變量的值，例如下面代碼将列印world，其中"--"是lua語言的注釋。
-- 結果是"world"
print(hello)
（2）數組
在lua中，如果要使用類似數組的功能，可以用tables類型，下面代碼使用定義了一個tables類型的變量myarray，但和大多數程式設計語言不同的是，lua的數組下标從1開始計算：
local tables myarray = {"redis",
"jedis", true, 88.0}
--true
print(myarray[3])
如果想周遊這個數組，可以使用for和while，這些關鍵字和許多程式設計語言是一緻的。
（a）for
下面代碼會計算1到100的和，關鍵字for以end作為結束符：
local int sum = 0
for i = 1, 100?
do
sum = sum + i
end
-- 輸出結果為5050
print(sum)
要周遊myarray，首先需要知道tables的長度，隻需要在變量前加一個#号即可：
for i = 1, #myarray?
print(myarray[i])
除此之外，lua還提供了内置函數ipairs，使用for index, value ipairs
(tables）可以周遊出所有的索引下标和值：
for index,value in ipairs(myarray)
print(index)
print(value)
（b）while
下面代碼同樣會計算1到100的和，隻不過使用的是while循環，while循環同樣以end作為結束符。
local int i = 0
while i <= 100
sum = sum +i
i
= i + 1
--輸出結果為5050
（c）if else
要确定數組中是否包含了jedis，有則列印true，注意if以end結尾，if後緊跟then：
if myarray[i] == "jedis"
then
print("true")
break
else
--do nothing
（3）哈希
如果要使用類似哈希的功能，同樣可以使用tables類型，例如下面代碼定義了一個tables，每個元素包含了key和value，其中strings1 .. string2是将兩個字元串進行連接配接：
local tables user_1 = {age = 28, name =
"tome"}
--user_1 age is 28
print("user_1 age is " ..
user_1["age"])
如果要周遊user_1，可以使用lua的内置函數pairs：
for key,value in pairs(user_1)
do print(key .. value)
2.函數定義
在lua中，函數以function開頭，以end結尾，funcname是函數名，中間部分是函數體：
function funcname()
...
contact函數将兩個字元串拼接：
function contact(str1, str2)
return str1 .. str2
--"hello world"
print(contact("hello ",
"world"))
本書隻是介紹了lua部分功能，因為lua的全部功能已經超出本書的範圍，讀者可以購買相應的書籍或者到lua的官方網站（http://www.lua.org/）進行學習。
3.4.3 redis與lua
1.?在redis中使用lua
在redis中執行lua腳本有兩種方法：eval和evalsha。
（1）eval
eval 腳本内容 key個數 key清單 參數清單
下面例子使用了key清單和參數清單來為lua腳本提供更多的靈活性：
127.0.0.1:6379> eval 'return "hello
" .. keys[1] .. argv[1]' 1 redis world
"hello redisworld"
此時keys[1]="redis"，argv[1]="world"，是以最終的傳回結果是"hello
redisworld"。
如果lua腳本較長，還可以使用redis-cli--eval直接執行檔案。
eval指令和--eval參數本質是一樣的，用戶端如果想執行lua腳本，首先在用戶端編寫好lua腳本代碼，然後把腳本作為字元串發送給服務端，服務端會将執行結果傳回給用戶端，整個過程如圖3-7所示。
圖3-7 eval指令執行lua腳本過程
（2）evalsha
除了使用eval，redis還提供了evalsha指令來執行lua腳本。如圖3-8所示，首先要将lua腳本加載到redis服務端，得到該腳本的sha1校驗和，evalsha指令使用sha1作為參數可以直接執行對應lua腳本，避免每次發送lua腳本的開銷。這樣用戶端就不需要每次執行腳本内容，而腳本也會常駐在服務端，腳本功能得到了複用。
圖3-8 使用evalsha執行lua腳本過程
加載腳本：script load指令可以将腳本内容加載到redis記憶體中，例如下面将lua_get.lua加載到redis中，得到sha1為："7413dc2440db1fea7c0a0bde841fa68eefaf149c"
# redis-cli script load "$(cat
lua_get.lua)"
"7413dc2440db1fea7c0a0bde841fa68eefaf149c"
執行腳本：evalsha的使用方法如下，參數使用sha1值，執行邏輯和eval一緻。
evalsha 腳本sha1值 key個數 key清單 參數清單
是以隻需要執行如下操作，就可以調用lua_get.lua腳本：
127.0.0.1:6379> evalsha
7413dc2440db1fea7c0a0bde841fa68eefaf149c 1 redis world
2.?lua的redis api
lua可以使用redis.call函數實作對redis的通路，例如下面代碼是lua使用redis.call調用了redis的set和get操作：
redis.call("set",
"hello", "world")
redis.call("get",
"hello")
放在redis的執行效果如下：
127.0.0.1:6379> eval 'return
redis.call("get", keys[1])' 1 hello
"world"
除此之外lua還可以使用redis.pcall函數實作對redis的調用，redis.call和redis.pcall的不同在于，如果redis.call執行失敗，那麼腳本執行結束會直接傳回錯誤，而redis.pcall會忽略錯誤繼續執行腳本，是以在實際開發中要根據具體的應用場景進行函數的選擇。
lua可以使用redis.log函數将lua腳本的日志輸出到redis的日志檔案中，但是一定要控制日志級别。
redis 3.2提供了lua script
debugger功能用來調試複雜的lua腳本，具體可以參考：http://redis.io/topics/ldb。
<b>3.4.4 案例</b>
lua腳本功能為redis開發和運維人員帶來如下三個好處：
lua腳本在redis中是原子執行的，執行過程中間不會插入其他指令。
lua腳本可以幫助開發和運維人員創造出自己定制的指令，并可以将這些指令常駐在redis記憶體中，實作複用的效果。
lua腳本可以将多條指令一次性打包，有效地減少網絡開銷。
下面以一個例子說明lua腳本的使用，目前清單記錄着熱門使用者的id，假設這個清單有5個元素，如下所示：
127.0.0.1:6379> lrange hot:user:list 0
-1
1) "user:1:ratio"
2) "user:8:ratio"
3) "user:3:ratio"
4) "user:99:ratio"
5) "user:72:ratio"
user:{id}:ratio代表使用者的熱度，它本身又是一個字元串類型的鍵：
127.0.0.1:6379> mget user:1:ratio
user:8:ratio user:3:ratio user:99:ratio
user:72:ratio
1) "986"
2) "762"
3) "556"
4) "400"
5) "101"
現要求将清單内所有的鍵對應熱度做加1操作，并且保證是原子執行，此功能可以利用lua腳本來實作。
1）将清單中所有元素取出，指派給mylist：
local mylist =
redis.call("lrange", keys[1], 0, -1)
2）定義局部變量count=0，這個count就是最後incr的總次數：
local count = 0
3）周遊mylist中所有元素，每次做完count自增，最後傳回count：
for index,key in ipairs(mylist)
redis.call("incr",key)
count = count + 1
return count
将上述腳本寫入lrange_and_mincr.lua檔案中，并執行如下操作，傳回結果為5。
redis-cli --eval lrange_and_mincr.lua hot:user:list
(integer) 5
執行後所有使用者的熱度自增1：
1) "987"
2) "763"
3) "557"
4) "401"
5) "102"
本節給出的隻是一個簡單的例子，在實際開發中，開發人員可以發揮自己的想象力創造出更多新的指令。
<b>3.4.5 redis如何管理lua腳本</b>
redis提供了4個指令實作對lua腳本的管理，下面分别介紹。
（1）script load
script load script
此指令用于将lua腳本加載到redis記憶體中，前面已經介紹并使用過了，這裡不再贅述。
（2）script exists
scripts exists sha1 [sha1 …]
此指令用于判斷sha1是否已經加載到redis記憶體中：
127.0.0.1:6379> script exists
a5260dd66ce02462c5b5231c727b3f7772c0bcc5
傳回結果代表sha1 [sha1 …]被加載到redis記憶體的個數。
（3）script flush
script flush
此指令用于清除redis記憶體已經加載的所有lua腳本，在執行script flush後，a5260dd66ce02462c5b5231c727b3f7772c0bcc5不再存在：
127.0.0.1:6379> script flush
1) (integer) 0
（4）script kill
script kill
此指令用于殺掉正在執行的lua腳本。如果lua腳本比較耗時，甚至lua腳本存在問題，那麼此時lua腳本的執行會阻塞redis，直到腳本執行完畢或者外部進行幹預将其結束。下面我們模拟一個lua腳本阻塞的情況進行說明。
下面的代碼會使lua進入死循環：
while 1 == 1
執行lua腳本，目前用戶端會阻塞：
127.0.0.1:6379> eval 'while 1==1 do end'
redis提供了一個lua-time-limit參數，預設是5秒，它是lua腳本的“逾時時間”，但這個逾時時間僅僅是當lua腳本時間超過lua-time-limit後，向其他指令調用發送busy的信号，但是并不會停止掉服務端和用戶端的腳本執行，是以當達到lua-time-limit值之後，其他用戶端在執行正常的指令時，将會收到“busy redis is busy running a script”錯誤，并且提示使用script kill或者shutdown
nosave指令來殺掉這個busy的腳本：
127.0.0.1:6379> get hello
(error) busy redis is busy running a
script. you can only call script kill or
shutdown nosave.
此時redis已經阻塞，無法處理正常的調用，這時可以選擇繼續等待，但更多時候需要快速将腳本殺掉。使用shutdown save顯然不太合适，是以選擇script kill，當script kill執行之後，用戶端調用會恢複：
127.0.0.1:6379> script kill
但是有一點需要注意，如果目前lua腳本正在執行寫操作，那麼script kill将不會生效。例如，我們模拟一個不停的寫操作：
while 1==1
redis.call("set","k","v")
此時如果執行script kill，會收到如下異常資訊：
(error) unkillable sorry the script already
executed write commands against the
dataset. you can either wait the script termination or kill the server
in a
hard way using the shutdown nosave command.
上面提示lua腳本正在向redis執行寫指令，要麼等待腳本執行結束要麼使用shutdown save停掉redis服務。可見lua腳本雖然好用，但是使用不當破壞性也是難以想象的。
![Java String.format方法的簡單使用[圖]](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAP///wAAACwAAAAAAQABAAACAkQBADs=)