Redisson 分布式锁实现之前置篇 → Redis 的发布/订阅与 Lua

开心一刻

　　我找了个女朋友，挺丑的那一种，她也知道自己丑，平常都不好意思和我一块出门

　　昨晚，我带她逛超市，听到有两个人在我们背后小声嘀咕：“看咱前面，想不到这么丑都有人要。”

　　女朋友听后，羞的满脸通红，我想女朋友虽然丑但是对我很好，我不会嫌弃她的

　　后面两个人继续嘀咕：“是啊，那男人真丑！”

　　卧槽，小丑竟是我自己！

写在前面

　　Redis 客户端

　　除了 Redis 自己提供的命令行工具：redis-cli，还有各种针对不同编程语言的客户端：Clients

　　Java 语言的 Redis 客户端有很多，推荐使用的有：Jedis、lettuce、Redisson，而 Redisson 就是本文的主角之一

　　环境准备

　　Redis 版本：3.2.8

　　Redisson 版本：3.13.6

　　下文都是基于这两个版本来进行讲解的；不同的版本，功能、特性还是有所不同的，这点还是需要注意的

Redis 的发布/订阅

　　官方文档：Redis Pub/Sub

　　什么是发布/订阅

　　Redis 提供了基于 “发布 / 订阅” 模式的消息机制，此种模式下，消息发布者和订阅者不进行直接通信，发布者向指定的频道发布消息，订阅该频道的每个客户端都可以收到该消息

　　发布订阅模型如下：

　　　　四个角色：发布者（Pub）、订阅者（Sub）、对两者解耦的中间方（Channel）、消息（Message）

　　　　Sub 订阅 Channel，Pub 向 Channel 发布消息（Message），Sub 就能收到 Pub 发布的消息了

　　　　以公众号为例，我们（Sub）订阅某个公众号（Channel），公众号作者（Pub）在公众号每发表一篇文章（Message），就会向我们推送这篇文章，我们就可以浏览这篇文章了

　　　　当我们取消订阅了，它就不会再向我们推送这篇文章了；只要这个公众号一直在运行，就会一直有人订阅它或者取消订阅

　　可以将发布/订阅理解成分布式版的观察者模式，关于观察者模式，大家可以查看：设计模式之观察者模式 → 事件机制的底层原理

　　很多的 MQ 产品中都存在发布/订阅模式，只是各自的实现有细微差别

　　Redis 中发布/订阅相关的命令只有 6 个，我们在 redis-cli 下一个一个来看

　　通过该命令，客户端可以订阅一个或多个频道

　　基本语法： subscribe channel [channel ...]

　　假设我们订阅频道：channel:1，可以如下操作

　　关于订阅命令（subscribe、psubscribe）有两点需要注意：

　　　　1、客户端在执行订阅命令后进入了订阅状态，只能接收 subscribe、psubscribe、unsubscribe、punsubscribe 这四个命令

　　　　　　在 redis-cli 下更是表现为阻塞状态，只能接收消息，不能输入任何命令

　　　　　　但是我们要明白，redis 客户端除了 redis-cli，还很多针对不同编程语言的客户端

　　　　　　实际应用中，redis-cli 用的非常少，用的多的还是各种编程语言的 Redis 客户端

　　　　2、新开启的订阅客户端，无法接收到该频道之前的消息，因为 Redis 不会持久化发布的消息

　　PUBLISH

　　通过该命令，客户端可以向某个频道发布一条消息

　　基本语法： publish channel message

　　假设我们向频道：channel:1 发布消息，可以如下操作

　　返回值： (integer) 1 表示有 1 个订阅者收到了消息

　　我们再看看之前的订阅客户端，收到了发布的消息

　　UNSUBSCRIBE

　　通过此命令，客户端可以取消对指定频道的订阅，取消成功后不再接收该频道发布的消息

　　基本语法： unsubscribe [channel [channel ...]]

　　我们取消对频道：channel:1 的订阅，可以如下操作

　　PSUBSCRIBE

　　按照模式订阅，可以理解成正则匹配订阅

　　subscribe 只能订阅一个或多个具体的频道，不能按正则匹配订阅，而此命令正好弥补这个空缺

　　基本语法： psubscribe pattern [pattern ...]

　　我们订阅以 channel:u 开头的所有频道，可以如下操作

　　此时，我们向频道：channel:user 发布消息，那么此客户端也能收到消息

　　PUNSUBSCRIBE

　　按照模式取消订阅，可以理解成正则匹配取消订阅

　　unsubscribe 只能对一个或多个具体的频道取消订阅，不能按正则匹配来取消订阅，而此命令正好弥补这个空缺

　　基本语法： punsubscribe [pattern [pattern ...]]

　　我们对 channel:r 开头的所有频道取消订阅，可以如下操作

　　我们可以将 psubscribe、punsubscribe 与 subscribe、unsubscribe 进行类比，便于理解

　　PUBSUB

　　该命令用于查看订阅与发布系统状态，它由数个不同格式的子命令组成

　　基本语法： pubsub subcommand [argument [argument ...]]

　　该命令用法比较灵活，常用的功能有如下几个

　　1、查看活跃的频道

　　　　活跃的频道指的是当前频道至少有一个订阅者

　　　　基本语法： pubsub channels [pattern] ，其中 [pattern] 是可以指定具体的模式

　　　　查看所有活跃的频道，可以如下操作

　　　　查看符合某种模式的活跃频道，可以如下操作

　　2、查看频道订阅数

　　　　基本语法： pubsub numsub [channel ...]

　　　　channel:1 频道的订阅数是 1，channel:user 频道的订阅数也是 1

　　3、查看模式订阅数

　　　　基本语法： pubsub numpat

　　　　返回的不是订阅模式的客户端的数量，而是客户端订阅的所有模式的数量总和

　　Redisson 发布/订阅

　　上面讲了那么多，其实都是在 redis-cli 下自嗨，如何在实际项目中应用起来了，我们基于 Redisson 来实现个简单示例

　　订阅端

　　发布端

　　完整代码：pubsub，执行结果如下

　　至此，相信大家对 Redis 的发布/订阅有了一定的了解了

Redis 的 Lua

　　官方文档：Redis Lua scripting

　　关于 Lua，本文不作详细介绍；语法比较简单，基本都能看懂，感兴趣的可以去看它的官方文档：Lua Documentation

　　Redis 提供了一系列的命令供我们使用：Redis Commands，基本上能满足我们的绝大部分需求

　　但是，总有一些特殊的需求游离在三界之外，不在五行之中，不能通过其中的某个命令直接实现

　　有人可能就会说了：一个命令不行，那就多个命令组合实现嘛

　　但是，我们需要考虑到：多个命令组合能保证原子性吗，如果有逻辑处理又该怎么办？

　　Redis 早已替我们想好了解决办法，那就是：Lua 脚本

　　在 Redis 中执行 Lua 脚本有两种方法：eval 和 evalsha

　　eval

　　基本语法： eval script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

　　　　其中 script 表示 Lua 脚本，numkeys 表示 key 个数

　　通过一个具体案例，我们就能理解了

　　　　其中表示 .. 表示连接两个字符串

　　如果 Lua 脚本太长，还可以使用 redis-cli --eval 直接执行文件

　　基本语法： redis-cli --eval script key [key...] , arg [arg ...]

　　注意：key 与 arg 之间是 , ，英文逗号前后都有一个空格

　　hello.lua 文件内容： return 'hello '..KEYS[1]..ARGV[1]

　　evalsha

　　除了 eval，Redis 还提供了 evalsha 来执行 Lua 脚本

　　基本语法： evalsha sha1 numkeys key [key ...] arg [arg ...]

　　使用 evalsha 之前需要将 Lua 脚本加载到 Redis 服务端，得到该脚本的 SHA1 校验和，然后将 SHA1 作为 evalsha 的入参执行对应的 Lua 脚本

　　脚本会常驻 Redis 服务端，客户端执行脚本时不需要每次都传递脚本到服务端，使得脚本得以复用，降低了参数传递的开销

　　加载脚本基本语法： redis-cli script load script

　　得到 SHA1： 5a8bcaa0ac71ab25ea5c504d61964859fffc20ce ，再执行 evalsha 命令

　　Lua 的 Redis API

　　Lua 可以使用 redis.call 函数实现对 Redis 命令的调用，例如：

　　另外还可以使用 redis.pcall 函数实现对 Redis 命令的调用

　　redis.call 和 redis.pcall 的区别在于，如果 redis.call 执行失败，那么脚本执行结束会直接返回错误，而 redis.pcall 会忽略错误继续执行脚本

　　Lua 带来的好处

　　Lua 为 Redis 开发和运维人员带来了如下三个好处：

　　　　1、Lua 脚本在 Redis 中是原子执行的，执行过程中不会插入其他命令

　　　　2、通过 Lua 脚本，我可以创造出自己定制的命令，并可以将这些命令常驻在内存，实现复用

　　　　3、Lua 脚本可以将多条命令一次性打包，有效减少网络开销

　　Redisson Lua

　　基于 Redisson，我们来看看 Lua 的简单使用

　　完整代码：LuaDemo，执行结果如下：

　　LuaDemo.java 中有个方法 distLockTest ，有兴趣的可以看看，对理解 Redisson 分布式锁的实现有帮助

细节疑问

　　给大家留两个问题

　　1、客户端未主动取消订阅，而是直接断开连接，Redis 服务端会如何处理该客户端订阅的那些频道

　　2、lua 脚本保证的是执行该脚本的过程中，不能有其他命令插入，但是如果脚本中的某个命令出错了，Redis 会如何处理

总结

　　1、Redis 发布订阅模式可以类比观察者模式，便于理解

　　　　涉及 4 个角色，理清楚它们各自的作用就好理解了

　　2、Lua 在 Redis 中非常灵活，相当于给我们留了一个自定义命令的接口

　　3、Redis 客户端有很多，我们不能只局限于 redis-cli

参考

　　《Redis开发与运维》