Redis 發(fā)布訂閱模式,一個被嚴重低估的功能

也許有的小伙伴對這個功能比較陌生，不太清楚這個功能是干什么的，沒關系小黑哥先來舉個例子。

假設我們有這么一個業(yè)務場景，在網(wǎng)站下單支付以后，需要通知庫存服務進行發(fā)貨處理。

上面業(yè)務實現(xiàn)不難，我們只要讓庫存服務提供給相關的給口，下單支付之后只要調用庫存服務即可。

后面如果又有新的業(yè)務，比如說積分服務，他需要獲取下單支付的結果，然后增加用戶的積分。

這個實現(xiàn)也不難，讓積分服務同樣提供一個接口，下單支付之后只要調用庫存服務即可。

如果就兩個業(yè)務需要獲取下單支付的結果，那也還好，程序改造也快?？墒请S著業(yè)務不斷的發(fā)展，越來越多的新業(yè)務說是要下單支付的結果。

這時我們會發(fā)現(xiàn)上面這樣的系統(tǒng)架構存在很多問題：

第一，下單支付業(yè)務與其他業(yè)務重度耦合，每當有個新業(yè)務需要支付結果，就需要改動下單支付的業(yè)務。

第二，如果調用業(yè)務過多，會導致下單支付接口響應時間變長。另外，如果有任一下游接口響應變慢，就會同步導致下單支付接口響應也變長。

第三，如果任一下游接口失敗，可能導致數(shù)據(jù)不一致的情況。比如說下圖，先調用 A，成功之后再調用 B，最后再調用 C。

如果在調用 B 接口的發(fā)生異常，此時可能就導致下單支付接口返回失敗，但是此時 A 接口其實已經(jīng)調用成功，這就代表它內部已經(jīng)處理下單支付成功的結果。

這樣就會導致 A，B，C 三個下游接口，A 獲取成功獲取支付結果，但是 B，C 沒有拿到，導致三者系統(tǒng)數(shù)據(jù)不一致的情況。

其實我們仔細想一下，對于下單支付業(yè)務來講，它其實不需要關心下游調用結果，只要有某種機制通知能通知到他們就可以了。

講到這里，這就需要引入今天需要介紹發(fā)布訂閱機制。

Redis 發(fā)布與訂閱

Redis 提供了基于「發(fā)布/訂閱」模式的消息機制，在這種模式下，消息發(fā)布者與訂閱者不需要進行直接通信。

如上圖所示，消息發(fā)布者只需要想指定的頻道發(fā)布消息，訂閱該頻道的每個客戶端都可以接受到到這個消息。

使用 Redis 發(fā)布訂閱這種機制，對于上面業(yè)務，下單支付業(yè)務只需要向「支付結果」這個頻道發(fā)送消息，其他下游業(yè)務訂閱「支付結果」這個頻道，就能收相應消息，然后做出業(yè)務處理即可。

這樣就可以解耦系統(tǒng)上下游之間調用關系。

接下來我們來看下，我們來看下如何使用 Redis 發(fā)布訂閱功能。

Redis 中提供了一組命令，可以用于發(fā)布消息，訂閱頻道，取消訂閱以及按照模式訂閱。

首先我們來看下如何發(fā)布一條消息，其實很簡單只要使用 「publish」 指令:

publish?channel?message

上圖中，我們使用 「publish」 指令向 「pay_result」 這個頻道發(fā)送了一條消息。我們可以看到 redis 向我們返回 0 ，這其實代表當前訂閱者個數(shù)，由于此時沒有訂閱，所以返回結果為 0 。

接下來我們使用 「subscribe」 訂閱一個或多個頻道

subscribe?channel?[channel?...]

如上圖所示，我們訂閱 「pay_result」 這個頻道，當有其他客戶端往這個頻道發(fā)送消息，

當前訂閱者就會收到消息。

我們子在使用訂閱命令，需要主要幾點：

第一，客戶端執(zhí)行訂閱指令之后，就會進入訂閱狀態(tài)，之后就只能接收 「subscribe」、「psubscribe」、「unsubscribe」、「punsubscribe」 這四個命令。

第二，新訂閱的客戶端，是「無法收到這個頻道之前的消息」，這是因為 Redis 并不會對發(fā)布的消息持久化的。

?

相比于很多專業(yè) MQ，比如 kafka、rocketmq 來說， ?redis 發(fā)布訂閱功能就顯得有點簡陋了。不過 redis 發(fā)布訂閱功能勝在簡單，如果當前場景可以容忍這些缺點，還是可以選擇使用的。

看到這里是不是感覺這個功能挺廢材的，不要急，往下看，適合的場景還是有大用處的~

?

除了上面的功能以外的，Redis 還支持模式匹配的訂閱方式。簡單來說，客戶端可以訂閱一個帶 * 號的模式，如果某些頻道的名字與這個模式匹配，那么當其他客戶端發(fā)送給消息給這些頻道時，訂閱這個模式的客戶端也將會到收到消息。

使用 Redis 訂閱模式，我們需要使用一個新的指令 「psubscribe」。

我們執(zhí)行下面這個指令：

psubscribe?pay.*

那么一旦有其他客戶端往 ?「pay」 開頭的頻道，比如 pay_result、pay_xxx，我們都可以收到消息。

如果需要取消訂閱模式，我們需要使用相應punsubscribe 指令，比如取消上面訂閱的模式：

punsubscribe?pay.*

Redis 客戶端發(fā)布訂閱使用方式

基于 Jedis 開發(fā)發(fā)布/訂閱

聊完 Redis 發(fā)布訂閱指令，我們來看下 Java Redis 客戶端如何使用發(fā)布訂閱。

?

下面的例子主要基于 Jedis，maven 版本為：

<dependency>
?<groupId>redis.clientsgroupId>
?<artifactId>jedisartifactId>
?<version>3.1.0version>
dependency>

其他 Redis 客戶端大同小異。

?

jedis 發(fā)布代碼比較簡單，只需要調用 Jedis 類的 publish 方法。

//?生產(chǎn)環(huán)境千萬不要這么使用哦，推薦使用?JedisPool?線程池的方式?
Jedis?jedis?=?new?Jedis("localhost",?6379);
jedis.auth("xxxxx");
jedis.publish("pay_result",?"hello?world");

訂閱的代碼就相對復雜了，我們需要繼承 JedisPubSub實現(xiàn)里面的相關方法，一旦有其他客戶端往訂閱的頻道上發(fā)送消息，將會調用 JedisPubSub 相應的方法。

private?static?class?MyListener?extends?JedisPubSub?{
????@Override
????public?void?onMessage(String?channel,?String?message)?{
????????System.out.println("收到訂閱頻道："?+?channel?+?"?消息："?+?message);

????}

????@Override
????public?void?onPMessage(String?pattern,?String?channel,?String?message)?{
????????System.out.println("收到具體訂閱頻道："?+?channel?+?"訂閱模式："?+?pattern?+?"?消息："?+?message);
????}

}

其次我們需要調用 Jedis 類的 subscribe 方法：

Jedis?jedis?=?new?Jedis("localhost",?6379);
jedis.auth("xxx");
jedis.subscribe(new?MyListener(),?"pay_result");

當有其他客戶端往 pay_result頻道發(fā)送消息時，訂閱將會收到消息。

不過需要注意的是，jedis#subscribe 是一個阻塞方法，調用之后將會阻塞主線程的，所以如果需要在正式項目使用需要使用異步線程運行，這里就不演示具體的代碼了。

基于 Spring-Data-Redis 開發(fā)發(fā)布訂閱

原生 jedis 發(fā)布訂閱操作，相對來說還是有點復雜。現(xiàn)在我們很多應用已經(jīng)基于 SpringBoot 開發(fā)，使用 spring-boot-starter-data-redis ，可以簡化發(fā)布訂閱開發(fā)。

首先我們需要引入相應的 startter 依賴：

<dependency>
????<groupId>org.springframework.bootgroupId>
????<artifactId>spring-boot-starter-data-redisartifactId>
????<exclusions>
????????<exclusion>
????????????<artifactId>lettuce-coreartifactId>
????????????<groupId>io.lettucegroupId>
????????exclusion>
????exclusions>
dependency>
<dependency>
????<groupId>redis.clientsgroupId>
????<artifactId>jedisartifactId>
dependency>

?

這里我們使用 Jedis 當做底層連接客戶端，所以需要排除 lettuce，然后引入 Jedis 依賴。

?

然后我們需要創(chuàng)建一個消息接收類，里面需要有方法消費消息：

@Slf4j
public?class?Receiver?{
????private?AtomicInteger?counter?=?new?AtomicInteger();

????public?void?receiveMessage(String?message)?{
????????log.info("Received?<"?+?message?+?">");
????????counter.incrementAndGet();
????}

????public?int?getCount()?{
????????return?counter.get();
????}
}

接著我們只需要注入 Spring- Redis 相關 Bean，比如：

• StringRedisTemplate，用來操作 Redis 命令
• MessageListenerAdapter ，消息監(jiān)聽器，可以在這個類注入我們上面創(chuàng)建消息接受類Receiver
• RedisConnectionFactory, 創(chuàng)建 Redis 底層連接

@Configuration
public?class?MessageConfiguration?{

????@Bean
????RedisMessageListenerContainer?container(RedisConnectionFactory?connectionFactory,
????????????????????????????????????????????MessageListenerAdapter?listenerAdapter)?{

????????RedisMessageListenerContainer?container?=?new?RedisMessageListenerContainer();
????????container.setConnectionFactory(connectionFactory);
????????//?訂閱指定頻道使用?ChannelTopic
????????//?訂閱模式使用?PatternTopic
????????container.addMessageListener(listenerAdapter,?new?ChannelTopic("pay_result"));

????????return?container;
????}

????@Bean
????MessageListenerAdapter?listenerAdapter(Receiver?receiver)?{
????????//?注入?Receiver，指定類中的接受方法
????????return?new?MessageListenerAdapter(receiver,?"receiveMessage");
????}

????@Bean
????Receiver?receiver()?{
????????return?new?Receiver();
????}

????@Bean
????StringRedisTemplate?template(RedisConnectionFactory?connectionFactory)?{
????????return?new?StringRedisTemplate(connectionFactory);
????}

}

最后我們使用 StringRedisTemplate#convertAndSend 發(fā)送消息，同時 Receiver 將會收到一條消息。

@SpringBootApplication
public?class?MessagingRedisApplication?{
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{

????????ApplicationContext?ctx?=?SpringApplication.run(MessagingRedisApplication.class,?args);

????????StringRedisTemplate?template?=?ctx.getBean(StringRedisTemplate.class);
????????Receiver?receiver?=?ctx.getBean(Receiver.class);

????????while?(receiver.getCount()?==?0)?{
????????????template.convertAndSend("pay_result",?"Hello?from?Redis!");
????????????Thread.sleep(500L);
????????}

????????System.exit(0);
????}
}

Redis 發(fā)布訂閱實際應用

Redis Sentinel 節(jié)點發(fā)現(xiàn)

「Redis Sentinel」 是 Redis 一套高可用方案，可以在主節(jié)點故障的時候，自動將從節(jié)點提升為主節(jié)點，從而轉移故障。

今天這里我們不詳細解釋 「Redis Sentinel」 詳細原理，主要來看下 「Redis Sentinel」 如何使用發(fā)布訂閱機制。

「Redis Sentinel」 ?節(jié)點主要使用發(fā)布訂閱機制，實現(xiàn)新節(jié)點的發(fā)現(xiàn)，以及交換主節(jié)點的之間的狀態(tài)。

如下所示，每一個 ?「Sentinel」 ?節(jié)點將會定時向 _sentinel_:hello 頻道發(fā)送消息，并且每個 「Sentinel」 都會訂閱這個節(jié)點。

這樣一旦有節(jié)點往這個頻道發(fā)送消息，其他節(jié)點就可以立刻收到消息。

這樣一旦有的新節(jié)點加入，它往這個頻道發(fā)送消息，其他節(jié)點收到之后，判斷本地列表并沒有這個節(jié)點，于是就可以當做新的節(jié)點加入本地節(jié)點列表。

除此之外，每次往這個頻道發(fā)送消息內容可以包含節(jié)點的狀態(tài)信息，這樣可以作為后面 「Sentinel」 領導者選舉的依據(jù)。

以上都是對于 Redis 服務端來講，對于客戶端來講，我們也可以用到發(fā)布訂閱機制。

當 ?「Redis Sentinel」 進行主節(jié)點故障轉移，這個過程各個階段會通過發(fā)布訂閱對外提供。

對于我們客戶端來講，比較關心切換之后的主節(jié)點，這樣我們及時切換主節(jié)點的連接（舊節(jié)點此時已故障，不能再接受操作指令），

客戶端可以訂閱 +switch-master頻道，一旦 ?「Redis Sentinel」 ?結束了對主節(jié)點的故障轉移就會發(fā)布主節(jié)點的的消息。

redission 分布式鎖

redission 開源框架提供一些便捷操作 Redis 的方法，其中比較出名的 redission ?基于 Redis 的實現(xiàn)分布式鎖。

今天我們來看下 Redis 的實現(xiàn)分布式鎖中如何使用 Redis 發(fā)布訂閱機制，提高加鎖的性能。

?

PS:redission ?分布式鎖實現(xiàn)原理，可以參考之前寫過的文章:

1. 可重入分布式鎖的實現(xiàn)方式
2. Redis 分布式鎖，看似簡單，其實真不簡單

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首先我們來看下 redission ? 加鎖的方法：

Redisson?redisson?=?....
RLock?redissonLock?=?redisson.getLock("xxxx");
redissonLock.lock();

RLock 繼承自 Java 標準的 Lock 接口,調用 lock 方法,如果當前鎖已被其他客戶端獲取，那么當前加鎖的線程將會被阻塞，直到其他客戶端釋放這把鎖。

這里其實有個問題，當前阻塞的線程如何感知分布式鎖已被釋放呢？

這里其實有兩種實現(xiàn)方法：

第一鐘，定時查詢分布時鎖的狀態(tài)，一旦查到鎖已被釋放（Redis 中不存在這個鍵值），那么就去加鎖。

實現(xiàn)偽碼如下：

while?(true)?{
??boolean?result=lock();
??if?(!result)?{
????Thread.sleep(N);
??}
}

這種方式實現(xiàn)起來起來簡單，不過缺點也比較多。

如果定時任務時間過短，將會導致查詢次數(shù)過多，其實這些都是無效查詢。

如果定時任務休眠時間過長，那又會導致加鎖時間過長，導致加鎖性能不好。

那么第二種實現(xiàn)方案，就是采用服務通知的機制，當分布式鎖被釋放之后，客戶端可以收到鎖釋放的消息，然后第一時間再去加鎖。

這個服務通知的機制我們可以使用 Redis 發(fā)布訂閱模式。

當線程加鎖失敗之后，線程將會訂閱 redisson_lock__channel_xxx（xx 代表鎖的名稱） 頻道，使用異步線程監(jiān)聽消息，然后利用 Java 中 Semaphore 使當前線程進入阻塞。

一旦其他客戶端進行解鎖，redission ?就會往這個redisson_lock__channel_xxx 發(fā)送解鎖消息。

等異步線程收到消息，將會調用 Semaphore 釋放信號量，從而讓當前被阻塞的線程喚醒去加鎖。

?

ps：這里只是簡單描述了 redission ?加鎖部分原理，出于篇幅，這里就不再消息解析源碼。

感興趣的小伙伴可以自己看下 redission ? 加鎖的源碼。

?

通過發(fā)布訂閱機制，被阻塞的線程可以及時被喚醒，減少無效的空轉的查詢，有效的提高的加鎖的效率。

?

ps: 這種方式，性能確實提高，但是實現(xiàn)起來的復雜度也很高，這部分源碼有點東西，快看暈了。

?

總結

今天我們主要介紹 Redis 發(fā)布訂閱功能，主要對應的 Redis 命令為:

• 「subscribe channel [channel ...]」 ?訂閱一個或多個頻道
• 「unsubscribe channel」 ?退訂指定頻道
• 「publish channel message」 發(fā)送消息
• 「psubscribe pattern」 ?訂閱指定模式
• 「punsubscribe pattern」 ?退訂指定模式

我們可以利用 Redis ?發(fā)布訂閱功能，實現(xiàn)的簡單 MQ 功能，實現(xiàn)上下游的解耦。

不過需要注意了，由于 Redis 發(fā)布的消息不會被持久化，這就會導致新訂閱的客戶端將不會收到歷史消息。

所以，如果當前的業(yè)務場景不能容忍這些缺點，那還是用專業(yè) MQ 吧。

最后介紹了兩個使用 Redis 發(fā)布訂閱功能使用場景供大家參考。

對了，看完記得一鍵三連，這個對我真的很重要。

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