Redis常用的八種場景
大家好，我是猿java。
作為一名 Java后端人員，對 Redis肯定并不陌生，Redis作為一種內存數據庫，以其速度之快在編程的舞臺上縱橫多年，那么，Redis到底適合哪些業務場景？今天就來聊一聊。
1. 緩存/數據庫
緩存（Cache）是 Redis使用最廣泛的場景之一，也是很多小伙伴結識 Redis的重要原因，在 8種10倍提升API性能的方式 文章中我們也強調了Redis可以作為緩存的來加速 API性能。如下圖，在 WebServer和數據庫之間會增加一層 Redis緩存，這樣 WebServer可以直接從Redis中快速拿到數據返回，加快了 WebServer的響應速度。
舉例：
- 電商領域，可以緩存一些熱門商品的靜態信息或用戶數據，這樣，在大流量訪問時，不用查詢數據庫，加速訪問速度。
- 配置中心，業務開發中，經常會使用一些全局配置，而且配置更改的頻率很低，因此，可以把配置都加載到 Redis內存中，加快查詢數據。
需要說明的是：很多時候，我們都會把 Redis的持久化功能打開，因此，在把 Redis當作緩存的同時，同樣把 Redis當作數據庫在使用。
2. 分布式鎖
分布式鎖（Distributed Lock）也是 Redis使用最廣泛的場景之一，分布式系統中，當我們在處理有并發的業務場景時，為了保證線程安全，通常通常會使用分布式鎖，單機下，Redis通常使用 SET NX（if Not Exist）和 PX（過期時間）來創建鎖，指令如下：
# 如果key不存，set key=value，
# 失效時間是 expiration毫秒
SET key value NX PX expiration在 Java中，Redission是一個基于 Redis的分布式Java對象映射（Java Redis Client），它提供了豐富的特性和工具，示例代碼展示了如何在 Redission框架中使用 Redis分布式鎖：
import org.redisson.Redisson;
import org.redisson.api.RedissonClient;
import org.redisson.config.Config;
public class RedissonExample {
public static void main(String[] args) {
Config config = new Config();
config.useSingleServer().setAddress("redis://127.0.0.1:6379");
RedissonClient redisson = Redisson.create(config);
// 使用分布式鎖
String lockKey = "lockKey";
boolean isLocked = redisson.getLock(lockKey).tryLock();
if (isLocked) {
// 獲得鎖，執行相關操作
System.out.println("Lock acquired successfully");
redisson.getLock(lockKey).unlock(); // 釋放鎖
} else {
System.out.println("Failed to acquire lock");
}
redisson.shutdown(); // 關閉連接
}
}需要說明的是：除了Redis，Zookeeper也是實現分布式鎖比較常用的一種技術方案。
3. 限流
限流（Rate Limiter）也是 Redis使用比較多的一個場景，限流是保護系統免受過載的一種方法，它可以確保在指定時間內對系統的請求進行限制。在 Redis 中，可以使用 SET、EXPIRE 和 Lua 腳本來實現簡單的限流功能。
示例代碼展示了Java Jedis 庫實現基于令牌桶算法的 Redis 限流：
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.Response;
import redis.clients.jedis.Transaction;
public class RateLimiter {
private final Jedis jedis;
private final String key;
private final int capacity;
private final int tokensPerSecond;
public RateLimiter(Jedis jedis, String key, int capacity, int tokensPerSecond) {
this.jedis = jedis;
this.key = key;
this.capacity = capacity;
this.tokensPerSecond = tokensPerSecond;
}
/**
* 用于檢查是否允許請求，根據當前令牌數量和容量進行判斷
*/
public boolean allowRequest() {
long now = System.currentTimeMillis();
Transaction transaction = jedis.multi();
// Add current time with score
transaction.zadd(key, now, String.valueOf(now));
// Remove tokens that are older than 1 second
transaction.zremrangeByScore(key, 0, now - 1000);
// Get current number of tokens
Response<Long> sizeResponse = transaction.zcard(key);
transaction.exec();
long size = sizeResponse.get();
// Check if number of tokens is within capacity
return size <= capacity;
}
public static void main(String[] args) {
Jedis jedis = new Jedis("localhost"); // Connect to Redis
// Create rate limiter
RateLimiter rateLimiter = new RateLimiter(jedis, "RateLimiterKey", 10, 5);
for (int i = 0; i < 15; i++) {
boolean allowed = rateLimiter.allowRequest();
if (allowed) {
System.out.println("Request allowed");
} else {
System.out.println("Request denied");
}
}
// Close Redis connection
jedis.close();
}
}4. 會話存儲
會話（Session）也是 Redis常見的一種功能，熟悉 Spring的小伙伴肯定知道它也有一個 Session功能，那么它和 Redis的 Session有什么區別呢？
Spring Session是一個抽象層，提供與存儲后端銜接能力，至于后端采用內存、數據庫還是Redis存儲Spring Session不關注。而 Redis Session是 Spring Session的一種具體實現，將會話數據存儲在Redis中。
舉例：存儲用戶登錄信息：
#將用戶的登錄信息存儲在 Redis中，key：userId， value：user登錄信息
SET user:userId {"username": "xxx", "password": "xxx",...}5. 發布/訂閱
發布/訂閱（Sub/Pub）是 Redis中一個類似于消息中間件（MQ）的功能，當我們的業務中有需要通過事件觸發的場景時可以使用該功能，不過 Redis的 Sub/Pub功能還是比較簡陋，有復雜的業務場景時還是推薦MQ。
舉例：
群聊，在實時聊天應用中，利用 Redis的發布/訂閱功能實現消息廣播。
實現事件通知系統，如新訂單通知、新郵件提醒等。
#訂閱頻道
SUBSCRIBE channel_xxx
# 向頻道中發送消息
PUBLISH channel_xxx "Message content"6. 排名/排行榜
排名/排行榜（Rank/LeaderBoard）是 Redis中一個比較實用的功能，在文章熱榜、游戲競技或社區平臺中，排行榜（Leaderboard）和排名（Ranking）系統是常見的功能，用于展示用戶在特定活動、比賽或指標上的排名情況，而 Redis的有序集合（Sorted Set）是實現排行榜功能的理想數據結構，因為它可以存儲每個成員的分數，并根據分數進行排序。
舉例：
(1) 記錄網站訪問次數或文章閱讀次數。
# 添加文章的點擊量
#將 Article1 的值增加1。如果Article1 不存在于有序集合中，
# 該命令會將 Article1 添加到集合，并設置值為1
ZINCRBY leaderboard 1 "Article1"
ZINCRBY leaderboard 1 "Article2"
ZINCRBY leaderboard 1 "Article3"
# 獲取 Article2的排名（從高到低排名）
ZREVRANK leaderboard "Article2"
# 獲點擊量 Top10 的文章和點擊量
ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES(2) 實現用戶積分排行榜。
7. 計數
在 Redis中，可以使用 INCR、DECR 等命令來進行簡單的計數操作。這些命令用于對鍵的值進行遞增或遞減操作，常用于實現計數器等功能。
常用計數命令：
# 對 key進行 +1 操作
INCR key
# 對key 進行 -1 操作
DECR key
# 對 key進行 +n 操作
INCRBY key n
# 對 key進行 -n 操作
DECRBY key n另外，在排名/排行榜中，ZINCRBY 是對 Sort set的一種計數方式。
舉例：
- 網站訪問量計數器，可以實時統計網站的訪問次數；
- 點贊/喜歡計數器，對文章或內容的點贊或喜歡次數進行計數；
- 用戶在線狀態統計，統計在線用戶數量；
8. 地理位置應用
Redis的地理位置應用功能使用的場景比較有針對性，如果你不是在特定的領域，可能并不會使用該功能，它是 通過 Geo數據類型支持地理位置存儲和檢索，可以用于構建位置服務和地理位置相關的應用。
舉例：
(1) 點過外賣的小伙伴肯定不陌生，外賣平臺上，附近商家搜索功能。
# 查找經度12.087269，緯度39.412669 附近5 km的距離范圍
GEORADIUS locations 12.087269 39.412669 5 km(2) 打車平臺，比如一些網約車平臺，就可以把司機，乘客的位置信息（經緯度）通過Redis的Geo來實現距離計算等功能。
# 添加經緯度信息，經緯度是編造的，不一定真實
GEOADD locations 12.322389 39.125356 "Driver"
GEOADD locations 12.087269 39.412669 "Passenger"
# 計算司機和乘客兩地點間的距離
GEODIST locations Driver Passenger總結
本文介紹了Redis常見的 8種實用場景：
- 緩存/數據庫
- 分布式鎖
- 限流
- 會話存儲
- 發布/訂閱
- 排名/排行榜
- 計數
- 地理位置應用
如果你在業務中不確定是否需要引入 Redis時，可以參考本文，如果場景剛好命中其中一種，那么可以選擇使用 Redis。如果你的業務場景不在這 8種常見場景中，不代表不能使用 Redis，可能需要你更多的技術調研來確認合適的技術方案。
最后，把猿哥的座右銘送給你：投資自己才是最大的財富。
