【Redis】Redis 的学习教程（九）之 发布 Pub、订阅 Sub

sco52822023-09-11 16:25

1. Pub/Sub 介绍

Redis 的发布订阅（Pub/Sub）模式是一种消息传递机制，它允许在发送者和接收者之间建立松耦合的通信关系。在这种模式中，发送者（发布者）将消息发布到一个指定的频道或模式，而接收者（订阅者）可以订阅一个或多个频道，以便接收发布的消息。

以下是Redis发布订阅模式的主要组件：

  • 发布者（Publisher）：发布者是产生并发布消息的实体。它可以将消息发送到指定的频道或模式。
  • 订阅者（Subscriber）：订阅者是接收并处理消息的实体。它可以订阅一个或多个频道或模式，以便接收相关的消息。
  • 频道（Channel）：频道是发布者和订阅者之间的通信渠道。发布者将消息发送到频道，而订阅者从频道接收消息。

可以看下图，Publisher 和 Subscriber、Channel 的关系很清晰：

发布者往 "Channel A" 通道发布消息：Hello World！，消息的所有订阅者就会收到这个消息

2. 使用 Pub/Sub 实现发布订阅

Redis实现 发布/订阅 一共有两种模式：

  1. 使用频道（Channel）进行发布订阅
  2. 使用模式（Pattern）进行发布订阅

Redis 可以支持多个数据库，每个数据库都有自己的命名空间和数据。通过使用多个数据库，可以实现数据隔离、分区和组织

但是值得注意的是：这种发布订阅机制与 数据分区空间无关，比如在 db 0 发布消息， 其他区的订阅者都会收到消息

Redis 使用以下命令操作 Pub/Sub 工作：

  • SUBSCRIBE：订阅一个或多个频道
    • 语法：SUBSCRIBE channel [channel ...]
  • UNSUBSCRIBE ：取消订阅一个或多个频道
    • 语法：UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]
  • PSUBSCRIBE：订阅一个或多个模式
    • 语法：PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]
  • PUNSUBSCRIBE取消订阅一个或多个模式
    • 语法：PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]
  • PUBSUB CHANNELS [pattern]：列出活跃的 channel
  • PUBSUB NUMSUB [channel-1 ... channel-N]：列出 channel 的订阅者个数

2.1 通过频道（Channel）进行发布订阅

通过频道（Channel）进行发布订阅过程如下：

  1. Subscriber 订阅某个 Channel，实现对 Channel 的监听
  2. Publisher 对 Channel 这个服务中心媒介发布消息
  3. 所有订阅 Channel 的 Subscriber 接收到消息

2.1.1 订阅者订阅频道

订阅后：

使用客户端 [subscriber A] 订阅 Channel [mychannel] 来接收消息。从上面可以看出响应的信息：

  • "subscribe" ：消息类型，枚举是 subscribe、message、unsubscribe
  • "mychannel" ：频道的名称
  • 最后的消息内容：不同的消息类型代表不同含义。

进入订阅后的客户端可以收到 3 种枚举类型的消息：

  • subscribe：订阅成功的消息类型，第 2 个值是订阅成功的频道名称，第 3 个值是当前客户端订阅的频道数量。
  • message：客户端接收消息的消息类型，第 2 个值表示产生消息的频道名称，第 3 个值是消息的内容。
  • unsubscribe：取消订阅的消息类型，第 2 个值是对应的频道名称，第 3 个值是当前客户端订阅的频道数量。值为 0 时说明客户端一个订阅的都没有了，退出订阅状态。

2.1.2 发布者发布消息

发布消息：


发布的消息并不会持久化存储下来，所以消息发布之后被某个 Subcriber 订阅到的话，消息生命周期基本就完成了

2.1.3 订阅者接收消息

想要收到上面 发布者发布的消息，我们的客户端首先需要关注了 [mychannel] 频道，才能收到 "Hello, World!" 这条消息

2.1.4 退订频道

如果你不想收到某个频道的消息了，你可以取消预订

2.2 使用模式（Pattern）匹配实现发布订阅

来看看另一种实现发布订阅的方案 ，就是模式匹配的方式：除了直接订阅的客户端之外，还会检查是否有与我们模式相匹配的 Channel，如果有，消息也会发布到对应匹配的频道上，订阅这个 Channel 的客户端也会收到消息

如下图：

当 Message.Queue.Area1 频道接收到消息之后，除了订阅自身频道的 Actor A 和 Actor B 能收到消息之外。因为频道与模式匹配成功，消息还会发送给订阅 Message.Queue.* 模式的所有人员。

因为使用匹配模式，PUBLISH 消息发布到 Message.Queue.Area2 之外，还会将该 Channel 与匹配模式的Channel进行对比，如果 Channel 与某个模式匹配的话，也将这个消息发布到订阅这个模式的客户端。

所以图中红色线条部分，包括 Actor C、Actor D、Actor E 都接受到了消息

2.2.1 订阅者订阅频道

Client A 订阅 Message.Queue.Area1：

Client B 订阅 Message.Queue.Area2：

Client C 订阅 Message.Queue.*：

2.2.2 发布者发布消息

2.2.3 订阅者接收消息

对应频道的订阅者收到消息（Client A ）：

匹配模式的订阅者收到消息（Client C）：

因为没有筛重策略，所以如果你既订阅了匹配模式（如 Message.Queue.* ），又订阅了对应的频道（如 Message.Queue.Area2），那么你的客户端会收到两条同样的消息，一条消息类型是message，一条类型是 pmessage

3. SpringBoot 整合 Redis 实现发布订阅模式

3.1 概述

订阅消息就是接收消息，这个比较复杂。既有对 Redis 连接的管理，也有对消费消息的线程池的管理。不过 Spring 已经把这个"重活"给干了。

Spring 提供了一个全套的解决方案，这里面包括：

  1. 订阅/取消订阅这些相关的用户操作
  2. 接收所有来自Redis的消息
  3. 把这些消息按照订阅关系分发给具体的消费者
  4. 触发消费消息的回调代码在线程池中运行

由于 Spring 已经全权代理，用户只需要提供要消费的 topic 以及对应的消费回调代码即可。

我们需要了解Spring提供的几个接口和类，才可以很好的使用：

  1. Topic 接口，表示一个订阅对象：它有两个实现类，ChannelTopic 和 PatternTopic，前者对应 redis的 channel，后者对应 redis 的 pattern
  2. MessageListener 接口，回调接口，通过它来执行业务代码
  3. Message 接口，表示从 redis 接收到的消息
  4. RedisMessageListenerContainer 类，这个核心类，相当于一个代理，就是它负责接收 redis 的消息，并分发给 MessageListener
  5. RedisConnectionFactory：RedisMessageListenerContainer 需要此类 RedisConnectionFactory：redis连接工厂，用来获取一个redis连接，由于这个连接用于接收消息，所以它是一直阻塞着的
  6. 还可以为这个类指定一个 Executor，即线程池，这不是必须的，如果不指定它会生成一个默认的

SpringBoot集成Redis Messaging (Pub/Sub)

3.2 在 Springboot 中使用发布订阅

先说下在 springboot 中使用 redis 的发布订阅的步骤：

  1. 配置消息监听类(实现 MessageListener 接口，重写 onMessage() 方法)。
  2. 添加监听容器(配置 RedisMessageListenerContainer)。
  3. 订阅频道。
  4. 向频道发布消息。

3.2.1 配置消息监听类

添加一个订单消息监听器：

java 复制代码 
@Component
public class OrderSubscriber implements MessageListener {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {
        // 获取消息
        byte[] messageBody = message.getBody();
        // 使用值序列化器转换
        Object msg = redisTemplate.getValueSerializer().deserialize(messageBody);
        // 获取监听的频道
        byte[] channelByte = message.getChannel();
        // 使用字符串序列化器转换
        Object channel = redisTemplate.getStringSerializer().deserialize(channelByte);
        // 渠道名称转换
        String patternStr = new String(pattern);
        System.out.println(patternStr);
        System.out.println("---频道---: " + channel);
        System.out.println("---消息内容---: " + msg);
    }

}

3.2.2 容器添加监听器、订阅频道

java 复制代码 
@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        // json 序列化配置
        Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
        // String 序列化
        StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
        // 所有的 key 采用 string 的序列化
        template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // 所有的 value 采用 jackson 的序列化
        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        // hash 的 key 采用 string 的序列化
        template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // hash 的 value 采用 jackson 的序列化
        template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }

    @Bean
    public RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory, OrderSubscriber orderSubscriber) {
        RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
        // 设置连接工厂
        container.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        // 监听器订阅频道
        container.addMessageListener(orderSubscriber, new ChannelTopic("order"));
        container.addMessageListener(orderSubscriber, new ChannelTopic("sms"));
        // 序列化
        Jackson2JsonRedisSerializer seria = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        seria.setObjectMapper(objectMapper);
        container.setTopicSerializer(seria);
        return container;
    }

}

3.2.3.1 容器添加多个监听器

添加一个短信监听器：

java 复制代码 
@Component
public class SmsSubscriber implements MessageListener {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {
        // 获取消息
        byte[] messageBody = message.getBody();
        // 使用值序列化器转换
    }
}

修改配置：

java 复制代码 
@Bean
public RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory, OrderSubscriber orderSubscriber, SmsSubscriber smsSubscriber) {
    RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
    // 设置连接工厂
    container.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    // 监听器订阅频道
    container.addMessageListener(orderSubscriber, Arrays.asList(new ChannelTopic("order"), new ChannelTopic("sms")));
    container.addMessageListener(smsSubscriber, new ChannelTopic("sms"));
    // 序列化
    Jackson2JsonRedisSerializer seria = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
    objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
    seria.setObjectMapper(objectMapper);
    container.setTopicSerializer(seria);
    return container;
}

3.2.3.2 使用 PatternTopic

java 复制代码 
container.addMessageListener(smsSubscriber, new PatternTopic("redis.*"));

3.2.3 向频道发布消息

java 复制代码 
@RestController
@RequestMapping("/pub")
public class PubController {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @GetMapping("/publish")
    public String publish() {
        redisTemplate.convertAndSend("order", "该订单已过期");
        redisTemplate.convertAndSend("sms", "该短信已发送");
        return "publish";
    }

}

3.3 使用 MessageListenerAdapter 实现发布订阅

1、定义 一个消息接受类

java 复制代码 
@Component
public class OrderMessageReceiver {

    public void receiveMessage(String message, String channel){
        System.out.println("---频道---: " + channel);
        System.out.println("---消息内容---: " + message);
    }
}

2、配置一个 MessageListenerAdapter

java 复制代码 
@Bean
public RedisMessageListenerContainer container(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory, MessageListenerAdapter adapter, SmsSubscriber smsSubscriber) {
    RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
    // 设置连接工厂
    container.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
    // 监听器订阅频道
    container.addMessageListener(adapter, Arrays.asList(new ChannelTopic("order"), new ChannelTopic("sms")));
    container.addMessageListener(smsSubscriber, new PatternTopic("redis.*"));
    // 序列化
    Jackson2JsonRedisSerializer seria = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
    objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
    seria.setObjectMapper(objectMapper);
    container.setTopicSerializer(seria);
    return container;
}

@Bean
public MessageListenerAdapter smsExpirationListener(OrderMessageReceiver messageListener) {
    MessageListenerAdapter receiveMessage = new MessageListenerAdapter(messageListener, "receiveMessage");
    // 序列化
    Jackson2JsonRedisSerializer seria = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
    objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
    seria.setObjectMapper(objectMapper);
    receiveMessage.setSerializer(seria);
    return receiveMessage;
}

Spring boot整合Redis实现发布订阅（超详细）
springboot中使用redis发布订阅

4. 总结

当使用 Pattern 进行发布订阅的时候。如果有消息发布出来，除了订阅该 Channel 的 Client 之外，所有订阅了与 Channel 匹配的模式的 Client 同样会收到消息。

另外，Redis 发布订阅的消息不会被持久化，所以无历史消息，也不支持 ACK 机制，

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