Redis中的GEO类型是什么？如何基于Redis进行地理位置存储与查询

原创已于 2024-12-29 20:59:13 修改 · 1.1k 阅读

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#redis #java #空间计算

于 2024-12-29 20:57:46 首次发布

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想象一下，你正在开发一个需要实时地理位置服务的应用，比如一个共享单车平台或是一个外卖配送系统。如何在海量的地理数据中快速查找指定范围内的所有点？如何高效地计算两个位置之间的距离？又或者你思考过网约车打车时是如何找寻到附近的车辆吗？

本篇文章将探讨 Redis 的 GEO 类型的基本认识及使用。

什么是GEO

Redis中的Geo类型是用于存储地理位置数据的特殊数据结构。它允许你存储地理坐标（经纬度）并对这些坐标执行各种操作，如计算距离、查找附近的位置等。Geo类型是在Redis 3.2版本中引入的。

Geo类型在Redis中是基于有序集合（Sorted Set）实现的。它使用Geohash编码将经纬度转换为可以排序的字符串，然后存储为有序集合中的分数。这样就可以利用有序集合的特性来实现地理位置相关的操作。至于Geohash是什么，后续将会形成一片文章来对其做具体介绍，现在你只需要明白，Redis中的Geo类型能够进行计算距离、查找附近的位置等功能即可。

GEO的常用操作

GEOADD
- 用于将地理空间位置（经纬度）添加到指定的key中。
- 语法: GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]
- 示例: GEOADD cities 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"
GEOPOS
- 返回指定成员的经纬度(可以有多个)。
- 语法: GEOPOS key member [member ...]
- 示例: GEOPOS cities "Palermo" "Catania"
GEODIST
- 计算两个成员之间的距离，可以指定返回的单位（米、千米、英里、英尺）。
- 语法: GEODIST key member1 member2 [unit]
- 示例: GEODIST cities "Palermo" "Catania" km
GEORADIUS
- 查找位于指定圆心和半径范围内的所有成员。返回的结果可以按距离排序，并可以选择返回距离或地理位置。
- 语法: GEORADIUS key longitude latitude radius unit [WITHDIST] [WITHCOORD] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key]
- 示例: GEORADIUS cities 15 37 200 km WITHDIST
GEORADIUSBYMEMBER
- 类似于GEORADIUS，但圆心是由给定的成员来指定的。
- 语法: GEORADIUSBYMEMBER key member radius unit [WITHDIST] [WITHCOORD] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key]
- 示例: GEORADIUSBYMEMBER cities "Palermo" 100 km
GEOHASH
- 返回一个或多个成员的Geohash表示。
- 语法: GEOHASH key member [member ...]
- 示例: GEOHASH cities "Palermo" "Catania"

场景举例

我们以网约车场景举例来说明GEO类型常用的操作，这个场景里有两位司机分别为张师傅和王师傅，以及一位打车的小王同学。

三个人的空间位置关系如图所示：
在这里插入图片描述

其对应的GeoJson数据如下：

{
  "type": "FeatureCollection",
  "features": [
    {
      "type": "Feature",
      "properties": {
        "driver": "张师傅"
      },
      "geometry": {
        "coordinates": [
          116.3308032723209,
          39.94238054837655
        ],
        "type": "Point"
      },
      "id": 0
    },
    {
      "type": "Feature",
      "properties": {
        "driver": "李师傅"
      },
      "geometry": {
        "coordinates": [
          116.39043340452554,
          39.925354295445146
        ],
        "type": "Point"
      },
      "id": 1
    },
    {
      "type": "Feature",
      "properties": {
        "user": "小王",
        "marker-color": "#e30202",
        "marker-size": "medium",
        "marker-symbol": "circle"
      },
      "geometry": {
        "coordinates": [
          116.35007287314164,
          39.922752082291424
        ],
        "type": "Point"
      },
      "id": 2
    }
  ]
}

Java代码示例

使用Jedis作为操作Redis的客户端。

class RedisGeo{
	@Test  
	public void geoBaseApi(){  
	    String DRIVERS_REDIS_KEY = "drivers";  
	    // 添加师傅所在位置  
	    jedis.geoadd(DRIVERS_REDIS_KEY,116.3308032723209 ,39.94238054837655,"张师傅");  
	    jedis.geoadd(DRIVERS_REDIS_KEY,116.39043340452554 ,39.925354295445146,"王师傅");  
	    // 小王同学所在位置经纬度  
	    Double userWangLng = 116.35007287314164;  
	    Double userWangLat = 39.922752082291424;  
	    // 查询张师傅所在位置,可同时查询多个member的位置，所以返回值为List  
	    List<GeoCoordinate> geoposOfZhang = jedis.geopos(DRIVERS_REDIS_KEY, "张师傅");  
	    for (GeoCoordinate geoCoordinate : geoposOfZhang) {  
	        log.info("张师傅所在位置，经度:{},纬度:{}",geoCoordinate.getLongitude(),geoCoordinate.getLatitude());  
	    }  
	    // 计算张师傅和王师傅之间的距离,GeoUnit 不赋值，默认为米  
	    Double geodist = jedis.geodist(DRIVERS_REDIS_KEY, "张师傅", "王师傅",GeoUnit.KM);  
	    log.info("张师傅和王师傅的距离为:{}KM",geodist);  
	    // 查找小王同学附近的司机  
	    List<GeoRadiusResponse> drivers = jedis.georadius(DRIVERS_REDIS_KEY, userWangLng, userWangLat, 5, GeoUnit.KM, GeoRadiusParam.geoRadiusParam().withDist());  
	    for (GeoRadiusResponse geoRadiusResponse : drivers) {  
	        log.info("小王同学附近有司机:{},距离小王同学的距离为:{}KM",geoRadiusResponse.getMemberByString(),geoRadiusResponse.getDistance());  
	    }  
	    // 以王师傅为中心，查找王师傅附近5KM的司机  
	    List<GeoRadiusResponse> nearbyDrivers = jedis.georadiusByMember(DRIVERS_REDIS_KEY, "王师傅", 5, GeoUnit.KM,GeoRadiusParam.geoRadiusParam().withDist());  
	    for (GeoRadiusResponse geoRadiusResponse : drivers) {  
	        log.info("王师傅附近的司机:{},距离王师傅的距离为:{}KM",geoRadiusResponse.getMemberByString(),geoRadiusResponse.getDistance());  
	    }  
	}
}

一些类的介绍

`GeoRadiusParam`

在上述示例代码中，有这样的一行代码：

// 查找小王同学附近的司机  
List<GeoRadiusResponse> drivers = jedis.georadius(DRIVERS_REDIS_KEY, userWangLng, userWangLat, 5, GeoUnit.KM, GeoRadiusParam.geoRadiusParam().withDist());

这里的参数GeoRadiusParam.geoRadiusParam().withDist()的作用就是返回距离相关信息。在使用 Redis 的 Geo 命令时，GEORADIUS 和 GEORADIUSBYMEMBER 支持多种选项来定制查询结果。如果你没有明确要求返回距离信息，默认情况下，GeoRadiusResponse 中的距离会返回为 0。

GeoRadiusParam 是一个辅助类，用于构建 GEORADIUS 和 GEORADIUSBYMEMBER 命令的参数。这使得查询更加灵活和可定制。

常用方法：