Redis GEO 类型与 API 结合,地理位置优化的绝佳实践

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🌲文章所在专栏:MySQL、Redis、业务设计

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前言

在企业开发中,例如:附近服务门店/网点查询、附近服务工人派单查询,若没有合理去设计地理位置的这块查询性能提升的功能时,都是会去数据库层面采用函数计算出来,这种方式本来就存在一定的弊端

1、数据库层面是性能瓶颈,将所有的压力放在数据库中,必然会给系统带来灾难级的响应,例如:当同时访问的用户量递增时,数据库连接池打满 > CPU 飘升 > 系统长时间停留在数据库层面无法及时响应给用户

2、当服务门店/网点数据量越来越大时、服务工人数据越来越庞大时,在使用函数计算筛选出附近的数据,必然会造成数据库的全表扫描 >explain type:ALL

3、当最近的服务门店/网点、服务工人不满足用户的需求对象时,会一直向下拉取下一页的数据,直至筛选到满足自己的服务对象才停止,每一段的筛选都是一次性能极差的 SELECT

故而言之,因为这种问题的出现,不得已而从其他方面去考虑来提升地理位置这块的筛选动作,由数据库「磁盘存储经纬度」改为缓存「内存存储经纬度」来提升重复的查询操作

该文会演示从数据库层面 > 缓存层面,地理位置的优化提升改造

MySQL 数据库

现大部分企业都采用 MySQL 作为数据库存储,所以以 MySQL 8.0 为例,演练在它里面如何采用函数来完成地理位置的计算

表结构

sql 复制代码
CREATE TABLE `shop` (
  `id` bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '门店id',
  `shop_no` varchar(64) NOT NULL COMMENT '门店编码',
  `shop_name` varchar(50) NOT NULL COMMENT '门店名称',
  `status` tinyint(1) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '启用状态:1-启用、0-',
  `logo` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '门店Logo',
  `introduce` text COMMENT '门店介绍',
  `longitude` double NOT NULL COMMENT '经度',
  `latitude` double NOT NULL COMMENT '纬度',
  `trade_start_time` time DEFAULT NULL COMMENT '营业开始时间',
  `trade_end_time` time DEFAULT NULL COMMENT '营业结束时间',
  `contacts` varchar(20) DEFAULT NULL COMMENT '联系人',
  `telephone` varchar(50) DEFAULT NULL COMMENT '商家联系电话',
  `province_id` bigint DEFAULT NULL COMMENT '省id',
  `province` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '省',
  `city_id` bigint DEFAULT NULL COMMENT '市id',
  `city` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '市',
  `area_id` bigint DEFAULT NULL COMMENT '区id',
  `area` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '区',
  `address` varchar(255) DEFAULT NULL COMMENT '门店详细地址',
  `created_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '创建时间',
  `updated_time` datetime DEFAULT NULL COMMENT '更新时间',
  `is_deleted` tinyint(1) DEFAULT '0' COMMENT '是否删除',
  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `uni_shop_no` (`shop_no`) COMMENT '门店编码唯一索引'
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=45 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_0900_ai_ci COMMENT='商家信息';

首先创建一张商家表「门店/服务网点」涉及到地理位置比较重要的两个字段,longitude > 经度、latitude > 纬度

经度的最大值:180°

纬度的最大值:90°

模拟数据

使用存储函数,模拟生成十万条商家数据

sql 复制代码
CREATE DEFINER = `root` @`localhost` PROCEDURE `batchInsert` ( IN args INT ) BEGIN
	DECLARE
		-- 开启事务
		i INT DEFAULT 1;
	START TRANSACTION;
	WHILE
			i <= args DO
			INSERT INTO shop ( shop_no, shop_name, `status`, longitude, latitude ) 
		VALUE
			(
				ROUND( RAND() * 99999 ),
				concat( "商家-", i ),1,
				-- 随机生成经纬度
				(RAND() * ( 179.077090052913654 - 0.477040512464626 )) + 0.477040512464626,
				(RAND() * ( 89.9172823750000134 - - 1.8840792500000134 )) + - 1.8840792500000134 
			);
		SET i = i + 1;
	END WHILE;
	COMMIT;
END
sql 复制代码
call batchInsert(100000);

数据库查询

不加索引

先使用「经纬度」字段不加索引的方式执行 SQL

sql 复制代码
EXPLAIN SELECT
	* 
FROM
	( SELECT id, ST_DISTANCE_SPHERE ( POINT ( 114.112808, 22.544977 ), POINT ( longitude, latitude )) AS distance FROM shop WHERE `STATUS` = 1 ) temp 
WHERE
	ROUND( distance / 1000, 2 ) BETWEEN 0 AND 20 
ORDER BY distance ASC 
LIMIT 5 

执行计划结果如下:

加索引

sql 复制代码
alter table shop add index `idx_location` (`longitude`,`latitude`) USING BTREE;

再次执行 SQL,如下:

sql 复制代码
```sql
EXPLAIN SELECT
	* 
FROM
	( SELECT id, ST_DISTANCE_SPHERE ( POINT ( 114.112808, 22.544977 ), POINT ( longitude, latitude )) AS distance FROM shop WHERE `STATUS` = 1 ) temp 
WHERE
	ROUND( distance / 1000, 2 ) BETWEEN 0 AND 20 
ORDER BY distance ASC 
LIMIT 5 

执行计划结果如下:

直译函数

MySQL 官方直译 ST_DISTANCE_SPHERE 函数说明

语法:ST_Distance_Sphere(g1, g2 [, radius])

说明:

返回球体之间 Point 或 MultiPoint 参数之间的最小球面距离(以米为单位)可选 radius 参数应以米为单位给出

如果两个几何参数都是有效的笛卡尔参数 Point 或 MultiPoint SRID 0 中的值,则返回值是具有所提供半径的球体上两个几何之间的最短距离。如果省略,则默认半径为 6,370,986 米,点 X 和 Y 坐标分别解释为经度和纬度(以度为单位)

如果任何参数的经度或纬度超出范围,则会发生错误:

1、若经度值不在 (−180, 180] 范围内,则会发生 ER_GEOMETRY_PARAM_LONGITUDE_OUT_OF_RANGE 错误(在 MySQL 8.0.12 ER_LONGITUDE_OUT_OF_RANGE 之前)

2、若纬度值不在 [−90, 90] 范围内,则会发生 ER_GEOMETRY_PARAM_LATITUDE_OUT_OF_RANGE 错误(在 MySQL 8.0.12 ER_LATITUDE_OUT_OF_RANGE 之前)

小结

从以上数据库做地理位置筛选的结果来看,无论是否追加索引,似乎对数据库的查询性能来说,并没有提升

使用数据库做地理位置筛选,基于以下几种情况可以考虑使用该方式进行处理

商家「服务门店/网点」数据量不多

商家「服务门店/网点」模块提供给用户服务的入口较小

Redis 缓存

基于 Redis API 实现地理位置使用 GEO 有两种方式

1、org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate

2、org.redisson.api.RedissonClient

Redis GEO 客户端

该篇节,先告知大家如何应用 Redis 客户端的 GEO 类型,API 会基于客户端的函数进行一次封装,先了解底层开始再到最后的高级 API 实践

1、查看 Redis 版本

redis-cli -v

2、连接 Redis 客户端

1、redis-cli

2、无密码直接登录,有密码通过:auth 明文密码

3、查看 GEO、ZSet 帮助文档

help @GEO

help @sorted-set

shell 复制代码
127.0.0.1:6379> help @GEO
  # GEO 指定的缓存 Key 追加 1~N 条经纬度地理位置信息	
  GEOADD key [NX|XX] [CH] longitude latitude member [longitude latitude member ...]
  summary: Add one or more geospatial items in the geospatial index represented using a sorted set
  since: 3.2.0
  # GEO 指定的缓存 Key 两个成员之间的距离
  # M|KM|FT|MI:米、公里、英里、英尺	
  GEODIST key member1 member2 [M|KM|FT|MI]
  summary: Returns the distance between two members of a geospatial index
  since: 3.2.0
  # GEO 指定缓存 Key 地理位置索引 > 标准地理散列字符串 
  GEOHASH key member [member ...]
  summary: Returns members of a geospatial index as standard geohash strings
  since: 3.2.0
  # GEO 指定缓存 Key 地理位置索引 > 成员对应的经纬度 
  GEOPOS key member [member ...]
  summary: Returns longitude and latitude of members of a geospatial index
  since: 3.2.0
  # GEO 指定缓存 Key:查询表示地理空间索引的排序集,以传入的经纬度来获取与点的给定最大距离匹配的成员,可按升序、降序排序
  GEORADIUS key longitude latitude radius M|KM|FT|MI [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count [ANY]] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key]
  summary: Query a sorted set representing a geospatial index to fetch members matching a given maximum distance from a point
  since: 3.2.0
  # GEO 指定缓存 Key: 查询表示地理空间索引的排序集,以传入的指定成员经纬度来获取与点的给定最大距离匹配的成员,可按升序、降序排序
  GEORADIUSBYMEMBER key member radius M|KM|FT|MI [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count [ANY]] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key]
  summary: Query a sorted set representing a geospatial index to fetch members matching a given maximum distance from a member
  since: 3.2.0
  # GEO 指定缓存 Key: 查询表示地理空间索引的排序集,以传入的指定成员经纬度来获取与点的给定最大距离匹配的成员,可按升序、降序排序,只支持可读
  GEORADIUSBYMEMBER_RO key member radius M|KM|FT|MI [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count [ANY]] [ASC|DESC]
  summary: A read-only variant for GEORADIUSBYMEMBER
  since: 3.2.10
  # GEO 指定缓存 Key:查询表示地理空间索引的排序集,以传入的经纬度来获取与点的给定最大距离匹配的成员,可按升序、降序排序,只支持可读
  GEORADIUS_RO key longitude latitude radius M|KM|FT|MI [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count [ANY]] [ASC|DESC]
  summary: A read-only variant for GEORADIUS
  since: 3.2.10
  # GEO 指定缓存 Key:查询表示地理空间索引的排序集,以获取「成员或指定经纬度」最大距离匹配的成员,可按升序、降低排序,不支持存储
  GEOSEARCH key FROMMEMBER member|FROMLONLAT longitude latitude BYRADIUS radius M|KM|FT|MI|BYBOX width height M|KM|FT|MI [ASC|DESC] [COUNT count [ANY]] [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH]
  summary: Query a sorted set representing a geospatial index to fetch members inside an area of a box or a circle.
  since: 6.2.0
  # GEO 指定缓存 Key:查询表示地理空间索引的排序集,以「获取成员或指定经纬度」最大距离匹配的成员,可按升序、降低排序,支持存储至 ZSet Key 
  GEOSEARCHSTORE destination source FROMMEMBER member|FROMLONLAT longitude latitude BYRADIUS radius M|KM|FT|MI|BYBOX width height M|KM|FT|MI [ASC|DESC] [COUNT count [ANY]] [STOREDIST]
  summary: Query a sorted set representing a geospatial index to fetch members inside an area of a box or a circle, and store the result in another key.
  since: 6.2.0

引入 Spring、Redisson 配置

1、maven 依赖配置

xml 复制代码
<properties>
    <spring.boot.version>2.6.7</spring.boot.version>
    <redisson.version>3.17.5</redisson.version>
</properties>

<dependencyManagement>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-dependencies</artifactId>
            <version>${spring.boot.version}</version>
            <type>pom</type>
            <scope>import</scope>
        </dependency>
        <dependency>
    		<groupId>org.redisson</groupId>
    		<artifactId>redisson-spring-boot-starter</artifactId>
    		<version>${redisson.version}</version>
		</dependency>
    </dependencies>
</dependencyManagement>

2、Redis 核心配置类,如下:

java 复制代码
/**
 * Redis 核心配置类
 *
 * @author vnjohn
 * @since 2023
 */
@Configuration
public class RedisConfig {
    @Resource
    private RedisConnectionFactory factory;

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate() {
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(new JdkSerializationRedisSerializer());
        redisTemplate.setStringSerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setDefaultSerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
        return redisTemplate;
    }
    
    @Bean
    public HashOperations<String, String, Object> hashOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        return redisTemplate.opsForHash();
    }

    @Bean
    public ValueOperations<String, String> valueOperations(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
        return redisTemplate.opsForValue();
    }

    @Bean
    public GeoOperations<String, String> geoOperations(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
        return redisTemplate.opsForGeo();
    }

    @Bean
    public ListOperations<String, Object> listOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        return redisTemplate.opsForList();
    }

    @Bean
    public SetOperations<String, Object> setOperations(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
        return redisTemplate.opsForSet();
    }

    @Bean
    public ZSetOperations<String, String> zSetOperations(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {
        return redisTemplate.opsForZSet();
    }
}

在本文,我们会用到 GeoOperations、ZSetOperations 操作类去调用 API

RedisTemplate API 操作

RedisTemplate 操作工具类,如下:

java 复制代码
	@Resource
    private GeoOperations<String, String> geoOperations;
	
	@Resource
    private ZSetOperations<String, String> zSetOperations;

// ============================ sorted-set =============================

	public ZSetOperations.TypedTuple<String> redisTemplateZSetPopMinScore(String key) {
        return zSetOperations.popMin(key);
    }
	
// ============================ Geo =============================

    /**
     * 新增 Geo 某个 Key 成员的经纬度信息
     *
     * @param key       Redis 缓存 Key
     * @param longitude 经度
     * @param latitude  纬度
     * @param member    成员
     */
    public void geoAdd(String key, Double longitude, Double latitude, String member) {
        Point point = new Point(longitude, latitude);
        geoOperations.add(key, point, member);
    }

    /**
     * 删除 Geo 某个 Key 成员的经纬度信息
     *
     * @param key    Redis 缓存 Key
     * @param member 成员
     */
    public void geoRemove(String key, String member) {
        geoOperations.remove(key, member);
    }

    /**
     * 以半径为单位,「千米」为计算单位展开,以倒序的方式展示对应的信息
     *
     * @param key         缓存 Key
     * @param longitude   经度
     * @param latitude    纬度
     * @param distanceNum 距离,单位:KM
     */
    public GeoResults<RedisGeoCommands.GeoLocation<String>> geoRadiusWithKilometers(String key, Double longitude,
                                                                                    Double latitude, Double distanceNum) {
        return geoRadiusWithKilometers(key, longitude, latitude, distanceNum, null, Boolean.TRUE);
    }

    /**
     * 以半径为单位,「千米」为计算单位展开,以倒序的方式展示对应的信息
     *
     * @param key         缓存 Key
     * @param longitude   经度
     * @param latitude    纬度
     * @param limit       筛选条数
     * @param distanceNum 距离,单位:KM
     */
    public GeoResults<RedisGeoCommands.GeoLocation<String>> geoRadiusWithKilometersLimit(String key, Double longitude, Double latitude,
                                                                                         Integer limit, Double distanceNum) {
        return geoRadiusWithKilometers(key, longitude, latitude, distanceNum, limit, Boolean.TRUE);
    }

    /**
     * 以半径为单位,「千米」为计算单位展开,以自定义顺序方式展示对应的信息
     *
     * @param key         缓存 Key
     * @param longitude   经度
     * @param latitude    纬度
     * @param limit       筛选条数
     * @param distanceNum 距离,单位:KM
     * @param ascOrder    是否按升序排
     */
    public GeoResults<RedisGeoCommands.GeoLocation<String>> geoRadiusWithKilometers(String key, Double longitude, Double latitude,
                                                                                    Double distanceNum, Integer limit, Boolean ascOrder) {
        Point point = new Point(longitude, latitude);
        Distance radius = new Distance(distanceNum, Metrics.KILOMETERS);
        Circle within = new Circle(point, radius);
        RedisGeoCommands.GeoRadiusCommandArgs geoRadiusCommandArgs = RedisGeoCommands.GeoRadiusCommandArgs.newGeoRadiusArgs().includeCoordinates().includeDistance();
        if (null != limit) {
            geoRadiusCommandArgs = geoRadiusCommandArgs.limit(limit);
        }
        geoRadiusCommandArgs = ascOrder ? geoRadiusCommandArgs.sortAscending() : geoRadiusCommandArgs.sortDescending();
        return geoOperations.radius(key, within, geoRadiusCommandArgs);
    }

    /**
     * 以半径为单位,「米」为计算单位展开,以倒序的方式展示对应的信息
     *
     * @param key         缓存 Key
     * @param longitude   经度
     * @param latitude    纬度
     * @param distanceNum 距离,单位:M
     */
    public GeoResults<RedisGeoCommands.GeoLocation<String>> geoRadiusWithMeters(String key, Double longitude,
                                                                                Double latitude, Double distanceNum) {
        return geoRadiusWithMeters(key, longitude, latitude, distanceNum, true);
    }

    /**
     * 以半径为单位,「米」为计算单位展开,以自定义顺序方式展示对应的信息
     *
     * @param key         缓存 Key
     * @param longitude   经度
     * @param latitude    纬度
     * @param distanceNum 距离,单位:M
     * @param ascOrder    是否按升序排
     */
    public GeoResults<RedisGeoCommands.GeoLocation<String>> geoRadiusWithMeters(String key, Double longitude,
                                                                                Double latitude, Double distanceNum,
                                                                                Boolean ascOrder) {
        Point point = new Point(longitude, latitude);
        Distance radius = new Distance(distanceNum, Metrics.NEUTRAL);
        Circle within = new Circle(point, radius);
        RedisGeoCommands.GeoRadiusCommandArgs geoRadiusCommandArgs = RedisGeoCommands.GeoRadiusCommandArgs.newGeoRadiusArgs().includeCoordinates().includeDistance();
        geoRadiusCommandArgs = ascOrder ? geoRadiusCommandArgs.sortAscending() : geoRadiusCommandArgs.sortDescending();
        return geoOperations.radius(key, within, geoRadiusCommandArgs);
    }

	public Long redisTemplateStoreSortedSearchTo(String destName, String key, Double longitude, Double latitude,
                                                 Double distanceNum, Integer limit, Boolean ascOrder) {

        Distance distance = new Distance(distanceNum, Metrics.KILOMETERS);
        RedisGeoCommands.GeoSearchStoreCommandArgs geoSearchStoreCommandArgs = RedisGeoCommands.GeoSearchStoreCommandArgs.newGeoSearchStoreArgs();
        geoSearchStoreCommandArgs.limit(limit);
        geoSearchStoreCommandArgs.sort(ascOrder ? Sort.Direction.ASC : Sort.Direction.DESC);
        GeoReference geoReference = GeoReference.fromCoordinate(longitude, latitude);
        Long searchAndStore = geoOperations.searchAndStore(key, destName, geoReference, distance, geoSearchStoreCommandArgs);
        return searchAndStore;
    }

1、geoAdd 方法 -> GEOADD 函数

2、geoRemove 方法 -> ZREM 函数

GEO 存储起来以后放在 Redis 中是以 ZSet 结构进行存储的,所以将 GEO 某个元素删除时,就调用 ZREM 函数进行删除即可

3、geoRadiusWithKilometers、geoRadiusWithMeters 方法操作的都是相同的函数,只是筛选距离的单位不同,一个是千米、一个是米,它们对应的函数有两个,GEORADIUS --- 筛选附近距离的满足元素、GEORADIUS_RO --- 筛选附近距离的满足元素,只支持可读

具体的方法执行逻辑可以查看以下方法源码:RedisGeoCommands#GeoRadiusCommandArgs,该方法主要对我们传入的参数进行一次封装,转换为 Redis 中可识别的函数参数可选项

java 复制代码
public GeoResults<GeoLocation<byte[]>> geoRadius(byte[] key, Circle within, GeoRadiusCommandArgs args) {
   List<Object> params = new ArrayList<Object>();
   params.add(key);
   params.add(convert(within.getCenter().getX()));
   params.add(convert(within.getCenter().getY()));
   params.add(within.getRadius().getValue());
   params.add(getAbbreviation(within.getRadius().getMetric()));
   
   RedisCommand<GeoResults<GeoLocation<byte[]>>> command;
   if (args.getFlags().contains(GeoRadiusCommandArgs.Flag.WITHCOORD)) {
       command = new RedisCommand<GeoResults<GeoLocation<byte[]>>>("GEORADIUS_RO", postitionDecoder);
       params.add("WITHCOORD");
   } else {
       MultiDecoder<GeoResults<GeoLocation<byte[]>>> distanceDecoder = new ListMultiDecoder2(new GeoResultsDecoder(within.getRadius().getMetric()), new GeoDistanceDecoder());
       command = new RedisCommand<GeoResults<GeoLocation<byte[]>>>("GEORADIUS_RO", distanceDecoder);
       params.add("WITHDIST");
   }
   
   if (args.getLimit() != null) {
       params.add("COUNT");
       params.add(args.getLimit());
   }
   if (args.getSortDirection() != null) {
       params.add(args.getSortDirection().name());
   }
   
   return read(key, ByteArrayCodec.INSTANCE, command, params.toArray());
}

引入 RedisTemplate API 有一些特性,我们在实际应用中可能应用不到,如:

1、当 GEO 中某个成员不知道它是否存在,当不存在时可以直接新增,存在时不做任何变更,RedisTemplate API 需要操作两次函数:geoRemove、geoAdd,而下面要讲解的 Redisson API 直接可以通过一个函数搞定,好处:减少一次与 Redis 之间的连接,提高操作效率

2、使用 Redisson 客户端,实现「搜索满足距离条件的成员列表」功能时更加的便捷

若 Redisson 版本不对时,会在操作 redisTemplateZSetPopMinScore 方法时,出现如下异常:

java.lang.StackOverflowError: null at org.springframework.data.redis.connection.DefaultedRedisConnection.zPopMin(DefaultedRedisConnection.java:973)
解决办法:将 Redisson 版本降低到 3.15.6

Redisson API 操作

Redisson 操作工具类,如下:

java 复制代码
private static final StringCodec REDISSON_CODE_C = new StringCodec();

@Resource
private RedissonClient redissonClient;

// ============================ ZSet Redisson =============================

public String redissonZSetPopMinScore(String key) {
    RScoredSortedSet<Object> scoredSortedSet = redissonClient.getScoredSortedSet(key, REDISSON_CODE_C);
    return (String) scoredSortedSet.pollFirst();
}

// ============================ Geo Redisson =============================

/**
 * 获取 Redisson GEO 类型客户端实例
 *
 * @param key 缓存 Key
 * @return 基于 Redisson GEO 操作的客户端实例
 */
private RGeo<String> getRGeoClient(String key) {
    return redissonClient.getGeo(key, REDISSON_CODE_C);
}

/**
 * 若存在的话,替换 Geo 某个 Key 成员的经纬度信息
 */
public Boolean redissonGeoAddIfExists(String key, Object member, Double longitude, Double latitude) {
    RGeo<String> geo = getRGeoClient(key);
    return geo.addIfExists(new GeoEntry(longitude, latitude, member)) > 0;
}

/**
 * 删除指定 Key > 多个 Member 元素
 *
 * @param key     缓存 Key
 * @param members 成员列表
 */
public void redissonGeoRemove(String key, List<Long> members) {
    RGeo<String> geo = getRGeoClient(key);
    geo.removeAll(members);
}

/**
 * 新增 Geo 某个 Key 成员的经纬度信息
 *
 * @param key       缓存 Key
 * @param member    成员
 * @param longitude 经度
 * @param latitude  纬度
 */
public void redissonGeoAdd(String key, Object member, Double longitude, Double latitude) {
    RGeo<String> geo = getRGeoClient(key);
    geo.add(new GeoEntry(longitude, latitude, member));
}

/**
 * 搜索满足距离条件的成员列表
 *
 * @param key         缓存 Key
 * @param longitude   经度
 * @param latitude    纬度
 * @param distanceNum 距离:KM
 * @return 匹配到的成员记录及距离
 * @see GeoUnit geoUnit
 * 以半径为中心距离,「geoUnit」为计算单位展开,以距离优先展示对应的信息
 */
public Map<String, Double> searchWithDistance(String key, Double longitude, Double latitude, Double distanceNum) {
    return searchWithDistance(key, longitude, latitude, distanceNum, GeoUnit.KILOMETERS, null);
}

/**
 * 搜索满足距离条件的成员列表
 *
 * @param key         缓存 Key
 * @param longitude   经度
 * @param latitude    纬度
 * @param distanceNum 距离:KM
 * @return 匹配到的成员记录及距离
 * @see GeoUnit geoUnit
 * 以半径为中心距离,「geoUnit」为计算单位展开,以距离优先展示对应的信息
 */
public Map<String, Double> searchWithDistance(String key, Double longitude, Double latitude, Double distanceNum, Integer limit) {
    return searchWithDistance(key, longitude, latitude, distanceNum, GeoUnit.KILOMETERS, limit);
}

/**
 * 搜索满足距离条件的成员列表
 *
 * @param key         缓存 Key
 * @param longitude   经度
 * @param latitude    纬度
 * @param distanceNum 距离
 * @param geoUnit     距离单位
 * @param limit       筛选条数
 * @return 匹配到的成员记录及距离
 * @see GeoUnit geoUnit
 * 以半径为中心距离,「geoUnit」为计算单位展开,以距离优先展示对应的信息
 */
public Map<String, Double> searchWithDistance(String key, Double longitude, Double latitude, Double distanceNum, GeoUnit geoUnit, Integer limit) {
    RGeo<String> geo = getRGeoClient(key);
    GeoSearchArgs args;
    if (null != limit) {
        args = GeoSearchArgs.from(longitude, latitude).radius(distanceNum, geoUnit).order(GeoOrder.ASC).count(limit);
    } else {
        args = GeoSearchArgs.from(longitude, latitude).radius(distanceNum, geoUnit).order(GeoOrder.ASC);
    }
    return geo.searchWithDistance(args);
}

/**
 * 存储搜索满足条件的成员列表
 *
 * @param destName    存储 ZSet Key
 * @param key         搜索目标 Key
 * @param longitude   经度
 * @param latitude    纬度
 * @param distanceNum 距离
 */
public Boolean storeSortedSearchTo(String destName, String key, Double longitude, Double latitude,
                                   Double distanceNum) {
    return storeSortedSearchTo(destName, key, longitude, latitude, distanceNum, GeoUnit.KILOMETERS, null);
}

/**
 * 此处的应用场景:
 * 1、当用户下单以后,通过该方法将用户下单所在经纬度最近的工人都统计出来
 * 2、统计出来的数据再次进行一次比对,若工人未开启接单,那么该工人所在元素会被移除掉
 * 3、当工人端拒绝接单,那么该工人所在元素从 ZSET 中移除
 * 4、当工人端已接单并且开始服务,那么该用户所在的统计数据可被移除
 *
 * @param destName    存储 ZSet Key
 * @param key         搜索目标 Key
 * @param longitude   经度
 * @param latitude    纬度
 * @param distanceNum 距离
 * @param geoUnit     距离单位
 * @param limit       条数
 */
public Boolean storeSortedSearchTo(String destName, String key, Double longitude, Double latitude,
                                   Double distanceNum, GeoUnit geoUnit, Integer limit) {
    RGeo<String> geo = getRGeoClient(key);
    GeoSearchArgs args;
    if (null != limit) {
        args = GeoSearchArgs.from(longitude, latitude)
                            .radius(distanceNum, geoUnit)
                            .order(GeoOrder.ASC)
                            .count(limit);
    } else {
        args = GeoSearchArgs.from(longitude, latitude)
                            .radius(distanceNum, geoUnit)
                            .order(GeoOrder.ASC);
    }
    return geo.storeSortedSearchTo(destName, args) > 0;
}

Redisson 中对不同的编码还进行了优化,若知道当前存储或查询的元素属于非字符类型,可以通过以下类型来指定:

1、字符型:StringCodec,默认使用 UTF-8 编码方式

2、字节数组型:ByteArrayCodec

3、整型:IntegerCodec

4、浮点型:DoubleCodec

...

它们共同的父类为 BaseCodec,除了字符型,其他的编码类型都有实现各自的解码器

1、redissonGeoAdd 方法 -> GEOADD 函数

2、redissonGeoRemove 方法 -> ZREM 函数

与 RedisTemplate API 一致,GEO 存储起来以后放在 Redis 中是以 ZSet 结构进行存储的,所以将 GEO 某个元素删除时,就调用 ZREM 函数进行删除即可

3、redissonGeoAddIfExists -> GEOPOS、GEOADD 函数一起组合使用的

可观察该方法的实现:RedissonGeo#addIfExistsAsync,内部使用 Redis Lua 脚本实现了这两个函数的组合运用,当 GEOPOS 返回的数据为真时,那么就调用 GEOADD 函数将当前元素存入 GEO Key 中

4、searchWithDistance 方法,它对应的函数有两个,GEORADIUS --- 筛选附近距离的满足元素、GEORADIUS_RO --- 筛选附近距离的满足元素,只支持可读

5、storeSortedSearchTo 方法,将筛选出来的内容存储到一个新的 ZSet Key 中

应用场景如下:当用户在某个地点下单以后,需要筛选它附近可派单的工人,可筛选指定人数(只要满足服务距离条件)存储到新的 Key 中,当存储完成以后,即使第一个被派单的工人取消服务了,可以利用 ZSet 作为一个栈的结构,按照最近或最远的方式进行一个一个的弹出来 > Pop,结合 redissonZSetPopMinScore 方法天衣无缝!!

小结

1、若要使用 RedisTemplate API 中的 redisTemplateStoreSortedSearchTo 方法或者使用 Redisson API 中的 storeSortedSearchTo 方法,Redis 服务端的版本必须高于或等于 6.2.0

这两个方法对应 Redis 中的 GEOSEARCHSTORE 函数,可以使用 help GEOSEARCHSTORE 命令,结合帮助文档运用起来

2、在如何考虑是否引入一个新的组件,来减少对数据库造成的压力,就需要看地理位置这块筛选的工作数据量有多大了,数据量大的话,宁愿基于内存来完成地理位置筛选,也不要将查询数据压力放在基于磁盘的数据库

3、引入一个新的组件,必然而然会考虑到引入这个组件会带来哪些问题,那么又要解决好组件给我们的问题了,数据存储到内存中并不可靠,所以在对引入 Redis 组件时,我们要把它的持久化机制考虑进去,结合 Redis 保证地理位置查询性能高效、持久化机制保证数据可靠

Redis 持久化机制类型:AOF、RDB

1、采用 AOF 方式进行持久化,一行一行 Redis 命令会入文件,会导致文件过大,从而造成恢复数据速度会很慢,也会给机器磁盘带来存储压力,好处就是能保证数据基本不丢失

2、采用 RDB 方式进行持久化,会导致一部分数据在瞬时丢失,从而就导致了数据存储不可靠,好处就是恢复速率快

3、结合以上两种方式都有缺点,AOF+RDB 结合作为持久化方式,不仅仅用到了 AOF 数据可靠性也用到了 RDB 恢复数据的效率性

Redis 持久化机制 AOF、RDB、AOF+RDB 方式的详细内容,会在后续有文章进行介绍,敬请期待!!

总结

该篇博文,主要先是进行「地理位置」生产性能问题的全流程演化,从 MySQL -> +索引 -> 不 + 索引,使用了案例 SQL 进行执行计划的分析,从而得出了 MySQL 在特殊场景下不适用于做地理位置的筛选工作「因为它本身基于磁盘的,在大数据量情况下,不能肆意打压瓶颈」;随即采用了 Redis GEO 类型来优化了地理位置的筛选工作,结合 RedisTemplate、Redisson 客户端 API 实战函数进行讲解,从零到一教你如何运用程序结合 Redis GEO 数据类型完成地理位置的优化工程,希望此博文你能够喜欢!

🌟🌟🌟愿你我都能够在寒冬中相互取暖,互相成长,只有不断积累、沉淀自己,后面有机会自然能破冰而行!

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