Redis通信协议

RESP协议

Redis是一个CS架构的软件,通信一般分两步(不包括pipeline和PubSub):

  1. 客户端(client)向服务端(server)发送一条命令
  2. 服务端解析并执行命令,返回响应结果给客户端

因此客户端发送命令的格式、服务端响应结果的格式必须有一个规范,这个规范就是通信协议。

而在Redis中采用的是RESP(Redis Serialization Protocol)协议:

  • Redis1.2版本引入了RESP协议
  • Redis 2.0版本中成为与Redis服务端通信的标准,称为RESP2
  • Redis 6.0版本中,从RESP2升级到了RESP3协议,增加了更多数据类型并且支持6.0的新特性--客户端缓存

但目前,默认使用的依然是RESP2协议,也是我们要学习的协议版本(以下简称RESP)。

在RESP中,通过首字节的字符来区分不同数据类型,常用的数据类型包括5种:

  1. 单行字符串 :首字节是 '+',后面跟上单行字符串,以CRLF( "\r\n" )结尾。例如返回"OK": "+OK\r\n"
  2. 错误 (Errors):首字节是 '-',与单行字符串格式一样,只是字符串是异常信息,例如:"-Error message\r\n"
  3. 数值 :首字节是 ':',后面跟上数字格式的字符串,以CRLF结尾。例如:":10\r\n"
  4. 多行字符串 :首字节是 '$',表示二进制安全的字符串,最大支持512MB:
    • 如果大小为0,则代表空字符串:"$0\r\n\r\n"
    • 如果大小为-1,则代表不存在:"$-1\r\n"
  1. 数组 :首字节是 '*',后面跟上数组元素个数,再跟上元素,元素数据类型不限:

模拟Redis客户端

java 复制代码
public class Main {

    static Socket socket;
    static PrintWriter pw; // writer字符流------好处:可以直接按行输出
    static BufferedReader br; // reader字符流------好处:可以按行读

    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1.建立连接
            String host = "xx.xx.xx.xx";
            int port = 6379;
            socket = new Socket(host, port);


            // 2.获取输出流、输入流
            pw = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));

            // 3.发出请求
            sendRequest("auth", "123321");
            // 4.解析响应
            Object obj = handleResponse();
            System.out.println("obj = " + obj);

            // 发出请求
            sendRequest("set", " name", "cammy");
            // 解析响应
            obj = handleResponse();
            System.out.println("obj = " + obj);

            // 发出请求
            sendRequest("get", " name");
            // 解析响应
            obj = handleResponse();
            System.out.println("obj = " + obj);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 5.释放连接
            if (br != null) {
                try {
                    br.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            if (pw != null) {
                pw.close();
            }
            if (socket != null) {
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }


    /**
     * 发送请求
     */
    private static void sendRequest(String... args) {
        pw.println("*" + args.length);
        for (String arg : args) {
            pw.println("$" + arg.getBytes(StandardCharsets.UTF_8).length);
            pw.println(arg);
        }
        // auth 123321
        // pw.println("*2");
        // pw.println("$4");
        // pw.println("auth");
        // pw.println("$6");
        // pw.println("123321");

        // set name cammy
        // pw.println("*3");
        // pw.println("$3");
        // pw.println("set");
        // pw.println("$4");
        // pw.println("name");
        // pw.println("$6");
        // pw.println("cammy");
        pw.flush();
    }

    /**
     * 处理响应
     * @return
     */
    private static Object handleResponse() throws IOException {
        // 读取首字节,判断数据类型标识
        // 特殊字符它的一个字符就是一个字节
        int prefix = br.read();
        // 判断数据类型标识
        switch (prefix) {
            case '+':
                // 单行字符串直接读一行
                return br.readLine();
            case '-':
                // 异常
                throw new RuntimeException(br.readLine());
            case ':':
                // 数字
                return Long.parseLong(br.readLine());
            case '$':
                // 读取多行字符串
                // 先读长度,再度数据
                int len = Integer.parseInt(br.readLine());
                if (len == -1) {
                    return null;
                }
                if (len == 0) {
                    return "";
                }
                // 读取数据,读len个字节。(todo:假设没有特殊字符,所以读一行)
                return br.readLine();
            case '*':
                // 数组
                return readBulkString();
            default:
                throw new RuntimeException("不能识别的数据类型");
        }

    }

    /**
     * 读取数组
     * @return
     */
    private static Object readBulkString() throws IOException {
        // 获取数组大小
        int size = Integer.parseInt(br.readLine());
        if (size <= 0) {
            return null;
        }
        // 定义集合,接收多个元素
        List<Object> list = new ArrayList<>(size);
        // 遍历,依次读取每个元素
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            list.add(handleResponse());
        }
        return list;
    }

}
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