如何优雅实现Redis客户端？

Bug开发工程师

发布于 2018-12-21 10:09:45

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发布于 2018-12-21 10:09:45

文章被收录于专栏：码农沉思录

作者：莫那·鲁道
原文：http://thinkinjava.cn/2018/10/%E7%AE%80%E7%AE%80%E5%8D%95%E5%8D%95%E5%86%99%E4%B8%80%E4%B8%AA-Redis-%E5%AE%A2%E6%88%B7%E7%AB%AF/

前言

这篇文章很简单，就是写一个 Java 版本的 Redis Client，而且不是一个生产级别的项目，只是一个验证类型的 demo。用于了解“实现一个 Redis Client” 需要注意哪些事情。

思考

首先，Redis 是一个服务器，有 ip，有端口，那么，我们就可以用 Java 的 Socket 来和他交互，也可以用 telnet 来交互。说白了，就是一个 TCP 服务器，只要打开了 TCP 通道，然后进行一次连接 3 次握手，建立起全双工通道，就能够互相发送数据。

从我们之前的编程经验中，我知道，和一个服务器交互，通常是需要协议的，例如 HTTP 服务器，你需要 HTTP 协议，和 Dubbo 交互，你需要了解 Dubbo 协议，当然，这些都是建立在 TCP 协议之上的。那么，Redis 大概也是有协议的，我们后面再看。

动手

思考了上面的两点，我们可以尝试动手。

我们可以先用 telnet 访问以下本地的 Redis Server，例如：telnet 127.0.0.1 6379，如下：

➜  master telnet 127.0.0.1 6379
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.set baby hello
+OK
get baby$5hello
del baby
:1
xxx-ERR unknown command 'xxx'

步骤：

我们连接上了本机的 Redis Server。
执行 set baby hello 命令，也就是保存一个键值对。
返回了 +OK 字符串
然后我们获取刚刚的 baby 字符串。
返回了 $5 换行 hello
然后我们删除了 baby 字符串。
返回了 :1 ，1表示删除成功。
然后我们尝试执行一个不存在的命令。
返回了 -ERR unknown command 'xxx'.

我们使用 Redis 官方提供的 redis-cli 客户端执行这些命令看看结果：

➜  master redis-cli
127.0.0.1:6379> set baby hello
OK
127.0.0.1:6379> get baby"hello"127.0.0.1:6379> del baby(integer) 1
127.0.0.1:6379> xxx(error) ERR unknown command 'xxx'127.0.0.1:6379>

很明显，redis-cli 客户端和 telnet 的使用区别就是返回值的不同，telnet 多了一些奇怪的字符，或者在一些返回值前面加入了一些符合，例如在 OK 前面加入了+ 号。在get baby 后，返回了一个 $5 字符串。我们猜想，telnet 得到的数据是 Redis-Server 真正返回的数据，redis-cli 对这些数据进行了处理。

好了，大概了解了操作，我们用 Java 写一个 Socket 访问一下 Redis Server。

用 Java Socket 访问 Redis Server

代码很简单，如下：

    static Socket client = new Socket();
    static InputStream is;
    static OutputStream os;
    static {
        try {
            client.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6379));
            is = client.getInputStream();
            os = client.getOutputStream();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        writeAndFlush("set baby hello \n");

        printResult();
        // result : +OK

        writeAndFlush("get baby \n");

        Sleep.sleep(1);// 等 redis 返回数据

        printResult();
        // result : $5
        // result : hello

        writeAndFlush("del baby \n");

        Sleep.sleep(1);// 等 redis 返回数据

        printResult();
        // result  :1

        writeAndFlush("xxx \n");

        Sleep.sleep(1);// 等 redis 返回数据

        printResult();
        // -ERR unknown command `xxx`, with args beginning with:

        writeAndFlush("mget hello baby \r\n");

        Sleep.sleep(1);
        printResult();

        closeStream();
    }

    static void writeAndFlush(String content) {

        try {
            os.write(content.getBytes());
            os.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void closeStream() {
        try {
            is.close();
            os.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    static void printResult() {
        try {

            int a = is.available();
            byte[] b = new byte[a];
            is.read(b);

            String result = new String(b);
            System.out.println(result);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

可以看到，使用 Java Socket 和使用 telnet 的效果是相同的。

所以，要想达到 redis-cli 的效果，那么就需要对返回值进行处理，例如 $5 、:1 这些符号，到底是什么意思？即：解析 redis 自己的应用层协议。

Redis 序列化协议（RESP）

答案就在 redis 的官方文档: 通信协议（protocol）

redis 协议称之为 RESP（REdis Serialization Protocol），即 redis 序列化协议。

该协议的设计目标：

实现简单。
快速解析。
人类易读。

所有的命令一律以 \r\n 结尾。

Redis 收到命令后，对命令进行处理，然后返回数据。

redis 1.2 版本后，支持批量回复：Buik Reply。

关于回复，有多种类型：通过检查服务器发回数据的第一个字节，可以确定这个回复是什么类型：

状态回复（status reply）的第一个字节是 "+"
错误回复（error reply）的第一个字节是 "-"
整数回复（integer reply）的第一个字节是 ":"
批量回复（bulk reply）的第一个字节是 "$"
多条批量回复（multi bulk reply）的第一个字节是 "*"
我们回到我们的 Socket 小程序里，可以看到，
当我执行 set 命令，返回的是 +OK，即这个是状态回复。
当我们执行 xxx 命令，返回值的开头是 - 号，即这个是错误回复。
当我们执行 get 命令，返回的是 $5 hello，即这个是批量回复，同时5表示后面将返回 5 个字节。字符串的最大长度为 512 MB。
当我们执行del命令，返回的是 :1 ，表示这个是整数回复，只在操作真正被执行了的时候，才返回 1 ，否则返回 0， 1表示 true。
当我们执行 mget hello baby \r\n 时，返回的第一个字符就是 * 号，表示这是一个多条批量回复。* 号后面的值记录了多条回复的数量，我们这里返回的是 *2\r\n $5\r\n world \r\n $-1\r\n， *2 表示后面有 2 条回复。$5 表示后面有 5 个字节。 $-1 表示 baby 这个key是没有数据的，-1 表示什么都没有。

通过对协议的解析，我们就能做出一个类似 redis-cli 的客户端。

我这里抛转引玉，写了一个最简单的，大家看看就好：）

 public static void respParseHandler(String result) {
        try {
            if (result.startsWith("+")) {
                // 状态回复
                System.out.println(result.substring(1));
                return;
            }
            if (result.startsWith("-")) {
                // 错误回复
                System.err.println(result.substring(1));
                return;
            }

            if (result.startsWith(":")) {
                // 整数回复
                if (result.substring(1).equalsIgnoreCase("1")) {
                    System.out.println("success");
                } else {
                    System.out.println("error");
                }
                return;
            }

            if (result.startsWith("$")) {
                // 批量回复
                if (result.substring(1, 3).equalsIgnoreCase("-1")) {
                    System.out.println("no data, redis return -1");
                    return;
                }
    
                int line = result.indexOf("\r\n");
                System.out.println(result.substring(line + 2));
                return;
            }

            if (result.startsWith("*")) {
                // 多条批量回复
                char num = result.charAt(1);
                int first = result.indexOf('$');
                for (int i = 0; i < Integer.valueOf(String.valueOf(num)); i++) {

                    int next = result.indexOf('$', first + 1);
                    if (next != -1) {
                        respParseHandler(result.substring(first, next));
                    } else {
                        respParseHandler(result.substring(first));
                    }
                    first = next;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

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原始发表：2018-12-03，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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