Redisson 分布式鎖實作之前置篇 → Redis 的發布/訂閱 與 Lua

開心一刻

　　我找了個女朋友，挺丑的那一種，她也知道自己丑，平常都不好意思和我一塊出門

　　昨晚，我帶她逛超市，聽到有兩個人在我們背后小聲嘀咕：“看咱前面，想不到這么丑都有人要，”

　　女朋友聽后，羞的滿臉通紅，我想女朋友雖然丑但是對我很好，我不會嫌棄她的

　　后面兩個人繼續嘀咕：“是啊，那男人真丑！”

　　臥槽，小丑竟是我自己！

寫在前面

　　Redis 客戶端

　　除了 Redis 自己提供的命令列工具：redis-cli，還有各種針對不同編程語言的客戶端：Clients

　　Java 語言的 Redis 客戶端有很多，推薦使用的有：Jedis、lettuce、Redisson，而 Redisson 就是本文的主角之一

　　環境準備

　　Redis 版本：3.2.8

　　Redisson 版本：3.13.6

　　下文都是基于這兩個版本來進行講解的；不同的版本，功能、特性還是有所不同的，這點還是需要注意的

Redis 的發布/訂閱

　　官方檔案：Redis Pub/Sub

　　什么是發布/訂閱

　　Redis 提供了基于 “發布 / 訂閱” 模式的訊息機制，此種模式下，訊息發布者和訂閱者不進行直接通信，發布者向指定的頻道發布訊息，訂閱該頻道的每個客戶端都可以收到該訊息

　　發布訂閱模型如下：

　　　　四個角色：發布者（Pub）、訂閱者（Sub）、對兩者解耦的中間方（Channel）、訊息（Message）

　　　　Sub 訂閱 Channel，Pub 向 Channel 發布訊息（Message），Sub 就能收到 Pub 發布的訊息了

　　　　以公眾號為例，我們（Sub）訂閱某個公眾號（Channel），公眾號作者（Pub）在公眾號每發表一篇文章（Message），就會向我們推送這篇文章，我們就可以瀏覽這篇文章了

　　　　當我們取消訂閱了，它就不會再向我們推送這篇文章了；只要這個公眾號一直在運行，就會一直有人訂閱它或者取消訂閱

　　可以將發布/訂閱理解成分布式版的觀察者模式，關于觀察者模式，大家可以查看：設計模式之觀察者模式 → 事件機制的底層原理

　　很多的 MQ 產品中都存在發布/訂閱模式，只是各自的實作有細微差別

　　Redis 中發布/訂閱相關的命令只有 6 個，我們在 redis-cli 下一個一個來看

　　SUBSCRIBE

　　通過該命令，客戶端可以訂閱一個或多個頻道

　　基本語法： subscribe channel [channel ...] 

　　假設我們訂閱頻道：channel:1，可以如下操作

　　關于訂閱命令（subscribe、psubscribe）有兩點需要注意：

　　　　1、客戶端在執行訂閱命令后進入了訂閱狀態，只能接收 subscribe、psubscribe、unsubscribe、punsubscribe 這四個命令

　　　　　　在 redis-cli 下更是表現為阻塞狀態，只能接收訊息，不能輸入任何命令

　　　　　　但是我們要明白，redis 客戶端除了 redis-cli，還很多針對不同編程語言的客戶端

　　　　　　實際應用中，redis-cli 用的非常少，用的多的還是各種編程語言的 Redis 客戶端

　　　　2、新開啟的訂閱客戶端，無法接收到該頻道之前的訊息，因為 Redis 不會持久化發布的訊息

　　PUBLISH

　　通過該命令，客戶端可以向某個頻道發布一條訊息

　　基本語法： publish channel message 

　　假設我們向頻道：channel:1 發布訊息，可以如下操作

　　回傳值： (integer) 1 表示有 1 個訂閱者收到了訊息

　　我們再看看之前的訂閱客戶端，收到了發布的訊息

　　UNSUBSCRIBE

　　通過此命令，客戶端可以取消對指定頻道的訂閱，取消成功后不再接收該頻道發布的訊息

　　基本語法： unsubscribe [channel [channel ...]] 

　　我們取消對頻道：channel:1 的訂閱，可以如下操作

　　PSUBSCRIBE

　　按照模式訂閱，可以理解成正則匹配訂閱

　　subscribe 只能訂閱一個或多個具體的頻道，不能按正則匹配訂閱，而此命令正好彌補這個空缺

　　基本語法： psubscribe pattern [pattern ...] 

　　我們訂閱以 channel:u 開頭的所有頻道，可以如下操作

　　此時，我們向頻道：channel:user 發布訊息，那么此客戶端也能收到訊息

　　PUNSUBSCRIBE

　　按照模式取消訂閱，可以理解成正則匹配取消訂閱

　　unsubscribe 只能對一個或多個具體的頻道取消訂閱，不能按正則匹配來取消訂閱，而此命令正好彌補這個空缺

　　基本語法： punsubscribe [pattern [pattern ...]] 

　　我們對 channel:r 開頭的所有頻道取消訂閱，可以如下操作

　　我們可以將 psubscribe、punsubscribe 與 subscribe、unsubscribe 進行類比，便于理解

　　PUBSUB

　　該命令用于查看訂閱與發布系統狀態，它由數個不同格式的子命令組成

　　基本語法： pubsub subcommand [argument [argument ...]] 

　　該命令用法比較靈活，常用的功能有如下幾個

　　1、查看活躍的頻道

　　　　活躍的頻道指的是當前頻道至少有一個訂閱者

　　　　基本語法： pubsub channels [pattern] ，其中 [pattern] 是可以指定具體的模式

　　　　查看所有活躍的頻道，可以如下操作

　　　　查看符合某種模式的活躍頻道，可以如下操作

　　2、查看頻道訂閱數

　　　　基本語法： pubsub numsub [channel ...] 

　　　　channel:1 頻道的訂閱數是 1，channel:user 頻道的訂閱數也是 1

　　3、查看模式訂閱數

　　　　基本語法： pubsub numpat 

　　　　回傳的不是訂閱模式的客戶端的數量， 而是客戶端訂閱的所有模式的數量總和

　　Redisson 發布/訂閱

　　上面講了那么多，其實都是在 redis-cli 下自嗨，如何在實際專案中應用起來了，我們基于 Redisson 來實作個簡單示例

　　訂閱端

　　發布端

　　完整代碼：pubsub，執行結果如下

　　至此，相信大家對 Redis 的發布/訂閱有了一定的了解了

Redis 的 Lua

　　官方檔案：Redis Lua scripting

　　關于 Lua，本文不作詳細介紹；語法比較簡單，基本都能看懂，感興趣的可以去看它的官方檔案：Lua Documentation

　　Redis 提供了一系列的命令供我們使用：Redis Commands，基本上能滿足我們的絕大部分需求

　　但是，總有一些特殊的需求游離在三界之外，不在五行之中，不能通過其中的某個命令直接實作

　　有人可能就會說了：一個命令不行，那就多個命令組合實作嘛

　　但是，我們需要考慮到：多個命令組合能保證原子性嗎，如果有邏輯處理又該怎么辦？

　　Redis 早已替我們想好了解決辦法，那就是：Lua 腳本

　　在 Redis 中執行 Lua 腳本有兩種方法：eval 和 evalsha

　　eval

　　基本語法： eval script numkeys key [key ...] arg [arg ...] 

　　　　其中 script 表示 Lua 腳本，numkeys 表示 key 個數

　　通過一個具體案例，我們就能理解了

　　　　其中表示 .. 表示連接兩個字串

　　如果 Lua 腳本太長，還可以使用 redis-cli --eval 直接執行檔案

　　基本語法： redis-cli --eval script key [key...] , arg [arg ...] 

　　注意：key 與 arg 之間是  ,  ，英文逗號前后都有一個空格

　　hello.lua 檔案內容： return 'hello '..KEYS[1]..ARGV[1] 

　　evalsha

　　除了 eval，Redis 還提供了 evalsha 來執行 Lua 腳本

　　基本語法： evalsha sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...] 

　　使用 evalsha 之前需要將 Lua 腳本加載到 Redis 服務端，得到該腳本的 SHA1 校驗和，然后將 SHA1 作為 evalsha 的入參執行對應的 Lua 腳本

　　腳本會常駐 Redis 服務端，客戶端執行腳本時不需要每次都傳遞腳本到服務端，使得腳本得以復用，降低了引數傳遞的開銷

　　加載腳本基本語法： redis-cli script load script 

　　得到 SHA1： 5a8bcaa0ac71ab25ea5c504d61964859fffc20ce ，再執行 evalsha 命令

　　Lua 的 Redis API

　　Lua 可以使用 redis.call 函式實作對 Redis 命令的呼叫，例如：

　　另外還可以使用 redis.pcall 函式實作對 Redis 命令的呼叫

　　redis.call 和 redis.pcall 的區別在于，如果 redis.call 執行失敗，那么腳本執行結束會直接回傳錯誤，而 redis.pcall 會忽略錯誤繼續執行腳本

　　Lua 帶來的好處

　　Lua 為 Redis 開發和運維人員帶來了如下三個好處：

　　　　1、Lua 腳本在 Redis 中是原子執行的，執行程序中不會插入其他命令

　　　　2、通過 Lua 腳本，我可以創造出自己定制的命令，并可以將這些命令常駐在記憶體，實作復用

　　　　3、Lua 腳本可以將多條命令一次性打包，有效減少網路開銷

　　Redisson Lua

　　基于 Redisson，我們來看看 Lua 的簡單使用

　　完整代碼：LuaDemo，執行結果如下：

　　LuaDemo.java 中有個方法 distLockTest ，有興趣的可以看看，對理解 Redisson 分布式鎖的實作有幫助

細節疑問

　　給大家留兩個問題

　　1、客戶端未主動取消訂閱，而是直接斷開連接，Redis 服務端會如何處理該客戶端訂閱的那些頻道

　　2、lua 腳本保證的是執行該腳本的程序中，不能有其他命令插入，但是如果腳本中的某個命令出錯了，Redis 會如何處理

總結

　　1、Redis 發布訂閱模式可以類比觀察者模式，便于理解

　　　　涉及 4 個角色，理清楚它們各自的作用就好理解了

　　2、Lua 在 Redis 中非常靈活，相當于給我們留了一個自定義命令的介面

　　3、Redis 客戶端有很多，我們不能只局限于 redis-cli

參考

　　《Redis開發與運維》

標籤：Java

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