redis学习(三）--- 常用技术

最新推荐文章于 2023-03-21 17:05:21 发布

原创最新推荐文章于 2023-03-21 17:05:21 发布 · 187 阅读

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本文深入探讨Redis的事务机制，包括MULTI-EXEC模型、原子性和一致性保证，以及如何在Spring框架中实现Redis事务。此外，还介绍了watch命令监控事务、流水线技术提升性能、发布订阅模式、超时命令和内存回收策略，最后提到了Lua脚本增强Redis的数据处理能力。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

前言：

和大部分的NoSQL不同，Redis是存在事务的。例如应用于一些高并发的网站当中，使用Redis读/写数据要比数据库快得多。那存在事务就有可能出现并发下的数据一致问题。Redis事务是使用MULTI-EXEC的命令组合，使用它可以保证如下两个重要保证：

Redis会将一个事务中的所有命令序列化，然后按顺序执行。Redis不可能在一个Redis事务的执行过程中插入执行另一个客户端发出的请求。这样便能保证Redis将这些命令作为一个单独的隔离操作执行。
在一个Redis事务中，Redis要么执行其中的所有命令，要么什么都不执行。因此，Redis事务能够保证原子性。

一个事务从开始到执行会经历以下三个阶段：

开始事务。
命令入队。
执行事务。

一、Redis的基础事务

开启事务是 multi 命令，执行事务是 exec 命令。

以下是一个事务的例子，它先以 MULTI 开始一个事务，然后将多个命令入队到事务中( 批量操作在发送 EXEC 命令前被放入队列缓存)，最后由 EXEC 命令触发事务，一并执行事务中的所有命令：

redis 127.0.0.1:6379> MULTI
OK

redis 127.0.0.1:6379> SET book-name "Mastering C++ in 21 days"
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> GET book-name
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SADD tag "C++" "Programming" "Mastering Series"
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS tag
QUEUED

redis 127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) "Mastering C++ in 21 days"
3) (integer) 3
4) 1) "Mastering Series"
   2) "C++"
   3) "Programming"

如果要回滚事务，就可以用discard命令，取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。

下面看看在Spring中使用redis事务命令，需要借助SessionCallback接口。

public class TestTransaction {
	@SuppressWarnings("rawtypes")
	public static void main(String[] args) {
		ApplicationContext cxt = 
				new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
		RedisTemplate redisTemplate = cxt.getBean(RedisTemplate.class);
		
		SessionCallback callBack = (RedisOperations ops)->{
			//开启事务
			ops.multi();
			//进入缓存队列,设置键为key1,执行事务是把值为value1
			ops.boundValueOps("key1").set("value1");
			//尝试下获取key1对应的value值，如果为null，则说明在事务还没有被执行
			System.out.println(ops.boundValueOps("key1").get());
			//执行事务，并保存在list中
			List list = ops.exec();
			//把value返回				
			return ops.boundValueOps("key1").get();		
		};
		
		//执行redis命令，打印返回结果
		System.out.println(redisTemplate.execute(callBack));
		
	}
}

结果是：

null
value1

二、使用watch命令监控事务（watch key1）

在Redis中使用watch命令决定事务是执行还是回滚。一般流程如下：

在 multi 命令之前使用watch命令监控某些键值对，开始事务后，这些各类对事务操作的命令，这个时候命令进入队列。
当exec命令执行事务时，它首先会去比对被 watch 命令监控的键值对，如果没有发送变化，正常执行，提交事务；如果发生变化(有可以客户端二对修改了这个键值对)，则回滚事务。
最后，无论有没有发生回滚，redis都会去取消执行事务前的watch命令。

原理：Redis是参考多线程中使用的CAS去执行的。

三、流水线（pipelined）

在上面我们谈到事务中Redis提供了队列，批量执行命令，以提高系统的性能。但是multi...exec的使用是有系统开销的，因为它会去检测对应的锁和序列化命令。为了消除这个开销，redis提供了流水线技术。

举例在spring中执行流水线，测试10万条的读/写的2个操作：花了2256毫秒，不同机器结果不一样

public class TestPipeline {
	public static void main(String[] args) {
		ApplicationContext cxt = 
				new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml");
		RedisTemplate redisTemplate = cxt.getBean(RedisTemplate.class);
		
		SessionCallback callBack = (RedisOperations ops)->{
			for(int i=0;i<100000;i++) {
				ops.boundValueOps("key_"+i).set("value_"+i);
				ops.boundValueOps("key_"+i).get();		
			}
				
			return null;		
		};
		//开始时间
		long start = System.currentTimeMillis();
		//执行流水线命令
		redisTemplate.executePipelined(callBack);
		long end  = System.currentTimeMillis();
		System.out.println(end-start);
		
	}
}

四、发布订阅

Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。观察者模式就是这个模型的典型应用。

Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。

常用命令:

1	PSUBSCRIBE pattern [pattern ...] 订阅一个或多个符合给定模式的频道。
2	PUBSUB subcommand [argument [argument ...]] 查看订阅与发布系统状态。
3	PUBLISH channel message 将信息发送到指定的频道。
4	PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]] 退订所有给定模式的频道。
5	SUBSCRIBE channel [channel ...] 订阅给定的一个或多个频道的信息。
6	UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]] 指退订给定的频道。

五、超时命令

redis是基于内存的，内存资源又十分宝贵，也存在着对内存垃圾的回收与管理。我们可以给键值对设置超时命令，因为在大部分情况下，我们都想回收那些超时的键值对。

expire key seconds : 设置超时时间戳，以秒为单位。

pexpire key：设置键值的超时时间，以毫秒为单位

注意：一个键超时了，Redis并不会自动回收这个key的存储空间，只会对其进行标记。

redis提供了两种方式来回收这些键值对：

定时回收：在某个时间戳触发一段代码，回收这次超时的键值对。缺点:造成停顿
惰性回收：当一个超时的键再次被get命令访问时，触发将其从内存清空。可以理解为system.gc(）缺点:造成停顿

顺便说说redis内存回收策略

在redis配置文件中，当redis的内存达到规定的最大值时，允许配置6种策略中的一种进行淘汰键值，并且将一些键值对进行回收：

volatile-lru：采用最近使用最少的淘汰策略，Redis将回收那些超时的（仅仅是超时的）键值对，也就是它只淘汰那些超时的键值对。
allkeys-lru：采用最近最少使用的淘汰策略，Redis将对所有（不仅仅是超时的）的键值对采用最近最少使用的淘汰策略。
volatile-random：采用随机淘汰策略删除超时（仅仅是超时的）的键值对。
allkeys-random：采用随机淘汰策略删除所有的（不仅仅是超时的）键值对，这个策略不常用。
volatile-ttl：采用删除存活时间最短的键值对策略。
noeviction：不淘汰任何键值对，当内存满时，如果进行读操作，例如get命令，它将正常工作，而做写操作，它将返回错误，也就是说，当Redis采用这个策略内存达到最大的时候，它就只能读不能写了。

备注：Redis默认采用noeviction策略。LRU算法或者TTL算法都是不精确的算法，而是一个近似算法。

Redis不会通过对全部的键值对进行比较来确定最精确的时间值，因为这太消耗时间，导致回收垃圾占用的时间太多造成服务器卡顿。在配置文件中，有一个参数maxmemory-samples，它的默认值是3。

六、使用Lua语言

Redis 2.6 版本通过内嵌支持 Lua 环境。弥补了redis计算能力的不足。

在Redis中，执行Lua语言是原子性，也就是说Redis执行Lua的时候是不会被中断的，具备原子性，这个特性有助于Redis对并发数据一致性的支持。

Redis支持两种方法运行脚本，一种是直接输入一些Lua语言的程序代码，另一种是将Lua语言编写成文件。在实际应用中，一些简单的脚本可以采取第一种方式，对于有一定逻辑的一般采用第二种。而对于采用简单脚本的，Redis支持缓存脚本，只是它会使用SHA-1算法对脚本进行签名，然后把SHA-1标识返回，只要通过这个标识运行就可以了。