Redis--发布订阅命令和Redis事务

BitMap操作命令

BitMap是一种新的数据类型。该数据类型本质上就是一个仅包含0和1的二进制字符串。其相关命令都是对这个字符串二进制位的操作。

用于描述该字符串的属性由三个：key、offset、bitValue。

• key：BitMap类型对应得key（因为Redis是key-value型）
• offset ：BitMap是一个字符串，其中每个字符都有对应得索引，这个索引就是字符在BitMap中的偏移量offset，这个offset的范围是【0，2³²-1】
• bitValue：BitMap数据都是一个仅包含0和1的二进制字符串，每个offset位上字符称为bitValue。bitValue的值非0即1。

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• setbit: 为给定key的BitMap数据的offset位置设置值为value。返回值为修改前该offset位置的bitValue。

格式：setbit key offset value

注意：对于原BitMap中不存在的offset进行复制，字符串会自动伸展以确保它可以将value保存在指定offset上。

​ 字符串伸展时，空白位置以0填充 。需要注意的是，对使用较大offset的setbit操作。内存分配过程可能会造成Redis服务器阻塞。

• getbit：获取指定offset上的位置bitValue
• bitcount：统计字符串中bitValue为1的bit位数量。一般是统计整个字符串，也可以指定额外的start和end参数，实现对指定范围字符串的统计，包括start和end在内。注意：这里的start和end的单位是字节，不是bit，并且从0开始计数。

格式：bitcount key 【start】 【end】

注意：start和end可以使用负数，-1表示最后一个字节，-2表示倒数第二个。

​ 对于不存在的key。被当成空字符来处理，因此不存在的key进行bitcount操作的结果为0.

• bitpos ：返回BitMap中第一个值为指定值的二进制位的位置，默认是检测整个BitMap。也可以指定要检测的范围。

格式：bitpos key bit 【start】 【end】

• bitop：对一个或多个BitMap 进行二进制位操作，并将结果保存到destkey上。

格式：bitop operation destkey key【key...】

说明：operation 可以是and、or、not、xor 这四种：

1. and：对一个或多个BitMap 执行按位与操作，
2. or：对一个或多个BitMap 执行按位或
3. xor：对一个或多个BitMap 执行按位异或
4. not：对一个或多个BitMap 执行按位异非

​ 除了not操作之外，其他操作都可以接收对一个或多个BitMap

​ 除了not操作之外，其他对一个BitMap的操作其实就是一个复制。

​ 如果参与运算的多个BitMap长度不同，较短的BitMap会以0作为补充位与较长的计算。

应用场景

由于offset的取值范围很大，所以一般应用于大数据量的二值性统计。

例如平台活跃用户统计（访问或未访问）、支持率、考勤统计、图像二值化等。

不过，对于数据量较小的二值性统计并不适合BitMap，使用Set更为合适。

HyperLogLog操作命令

HyperLogLog 数据类型是一种超级日志记录。

该数据类型可以简单理解成一个set集合，集合元素为字符串。

实际上HyperLogLog 是一种基数计数概率算法，通过该算法可以利用极小的内存完成独立总数的统计。

• pfadd：将任意数量的元素添加到HyperLogLog 集合里面

格式：pfadd key element 【element...】

• pfcount：该命令作用于单个key时，返回这个key的HyperLogLog 集合的近似基数(元素个数)；

​ 作用于多个key时，返回所有key的HyperLogLog 集合的并集的近似基数。

格式：pfcount key 【key...】

• pfmerge：将多个集合合并成一个集合，并存储到destkey，合并后的HyperLogLog 的基数接近于所有的HyperLogLog 集合的并集。

格式：pfmerge destkey sourcekey [sourcekey ...]

应用场景

HyperLogLog 可对数据量超级庞大的日志数据做不精确（误差0.81%）的去重计数统计。

对于平台上每个页面每天的UV数据，非常适合使用HyperLogLog 进行记录。

Geospatial操作命令

Geospatial 地理空间，本质上还是一种集合，只不过集合元素是一种由三部分构成的数据结构，这种数据结构称为空间元素：

• 经度：longitude。有效经度为【-180，180】.正的表示东经，负的表示西经。
• 纬度：latitude。有效维度为【-85.05112878，85.05112878】正的表示北纬，负的表示南纬
• 位置名称：也称为该85.05112878集合的空间元素名称。

该类型可以设置、查询地理位置的经纬度，查询某范围内的空间元素，计算两个空间元素间的距离等。

• geoadd：将一个或多个空间元素添加到集合中

格式：groadd key longitude latitude member 【 longitude latitude member...】

• geopos：从指定的地理空间中返回指定元素的位置，即经纬度

格式：geopos key member [member...]

• geodist：返回2个位置之间的距离。其中unit必须是以下单位的一种：m（米，默认）、km、mi（英里）、ft（英尺）

格式：geodist key member1 member2 [unit]

• geohash:返回一个或多个位置元素的geohash值。

格式：geohash key member 【member...】

说明：geohash是一种地址编码方法，它能把二维的空间经纬度数据编码成一个字符串，该值主要用于底层应用或者调试，实际作用不大。

• georadius：以指定的经纬度为中心，返回指定地理空间中包含的所有位置元素中，与中心举例不超过半径的元素，返回时还可以携带额外信息：

  • withdist：返回时携带位置元素与中心之间的距离，单位和用户给定的范围单位保持一致。
  • withcoord：将位置元素的经纬度也返回
  • withhash：将位置元素的geohash也返回，不过这个hash以整数形式表示。

  命令默认返回未排序的位置元素。可通过以下两个参数指定返回位置元素的排序方式：

  • asc：根据中心位置，从近到远的方式排序
  • desc：根据中心位置，从远到近的方式排序

  返回结果包含中心点元素。

格式：georadius key longitude latitude radius 【unit】【withcoord】【withdist】【withhash】【asc|desc】 [count]

• georadiusbymember：和上面命令一样，只是该命令的中心是由位置元素给定的，而不是经纬度。

格式：georadiusbymember key member radius 【unit】【withcoord】【withdist】【withhash】【asc|desc】 [count]

应用场景

微信发现中的"附近"功能，钉钉签到功能等。

发布/订阅命令

消息系统

发布/订阅（pub/sub） 是一种消息通信模式：

发布者（消息生产者）生产和发送消息到存储系统；

订阅者（消息消费者），从存储系统接收和消费消息。

这个存储系统可以是文件系统FS、消息中间件MQ、数据库管理系统DBMS，也可以是Redis。

订阅者订阅消息后，只要存储系统中有该类消息，就可以不断的接收并消费这些消息。

当存储系统中没有消息后，订阅者就会阻塞。

当发布者将消息写入存储系统后，会立即唤醒订阅者。

当存储系统放满时，不同的发布者有不同的处理方式：有的会阻塞发布者发布，有的会将多余消息丢失。

不同的消息系统的发布/订阅方式不同：

RocketMQ、KAfka等消息中间件构成的消息系统，消息是以主题Topic分类的

Redis'则是以频道channel分类的。

• subscribe: Redis客户端（消费者）通过此命令可以同时订阅任意数量的频道。在输出了主题后，命令处于阻塞状态，等待相关频道的消息。

格式：subscribe channel 【channel...】

• psubscribe : 订阅一个或多个符合给定模式的频道

格式：psubscribe pattern [pattern...]

比如：psubscribe news.*

说明：这里的模式只能使用通配符*。

• publish：发布一个频道消息，返回值为接收到该消息的订阅者·数量。

格式：publish channel message

• unsubscribe : 退订指定的频道

格式：unsubscribe 【channel 【channel...】】

说明：如果没有频道被指定，那么客户端退订所有频道，这种情况会返回一个信息，告知客户端所有被退订的频道。

• punsubscribe：退订一个或多个符合给定模式的频道。效果和unsubscribe 相同。

• pubsub：查看订阅/发布系统状态的内省命令集。

  • pubsub numpat：查询当前Redis所有客户端订阅的所有频道模式的数量总和。
  • pubsub channels: 列出当前所有的活跃频道（至少有一个订阅者的频道）

  格式：pubsub channels 【pattern】

  说明：pattern参数可选，如果不指定pattern参数，会列出所有的活跃频道，

  ​ 如果给出pattern参数（只能使用通配符*），只列出相匹配的活跃频道。

  • pubsub numsub: 返回给定频道的订阅者数量。不给定任何频道就返回一个空列表。

Redis事务

Redis事务本质是一组命令的批处理。这组命令在执行过程中会被顺序地、一次性全部执行完毕，只要没出现语法错误，这组命令在执行期间是不会被中断的。

Redis事务特性

Redis事务不具有ACID特性，仅保证了数据的一致性！

• 这组命令中的某些命令的执行失败不影响其他命令的执行，不会引发回滚。不具备原子性。
• 这组命令通过乐观锁机制实现了简单的隔离性。没有复杂的隔离级别。
• 这组命令的执行结果是被写入到内存，是否持久取决于Redis的持久化策略，与事务无关。

Redis事务实现

三个命令

Redis事务通过三个命令进行控制：

• muti：开启事务，进入队列等待执行。
• exec：执行事务
• discard：取消事务

具体应用：

Redis事务异常处理

语法错误：整个事务作废，全部不执行；

运行时错误 ：错的报错，对的照常执行，无自动回滚；

WATCH 冲突 ：事务放弃，业务层循环重试；

Redis事务隔离机制

使用乐观锁实现事务隔离。

Redis通过watch命令再配合事务实现了多线程下的隔离操作。

实现原理：

1. 当一个客户端对key执行了watch后，就给key添加一个version乐观锁，并初始化version。初值为1.
2. 客户端c做对key的修改命令写入到事务队列中，将该key的value和version进行了读取并保存，此时version=1
3. 客户端c右对key进行了修改，改变了value，也改变了version=2
4. 客户端c左执行exec，在执行之前将当前客户端缓存中的version和当前key的version 进行比较，发现不相等，说明当前客户端缓存的key'的value已被修改，所以不执行写操作。