在现代的软件开发中,数据存储和管理是至关重要的一环。Redis,作为一个开源的、内存中的数据结构存储系统,以其出色的性能和灵活的数据结构,赢得了开发者们的广泛喜爱。它不仅可以用作数据库,还可以用作缓存和消息代理。今天,我们要探讨的是 Redis 中一个强大的功能——发布订阅模式。 发布订阅模式是一种消息通信模式,发送者(发布者)发送消息,订阅者接收消息。在 Redis 中,客户端可以订阅任意数量的频道,当有新消息通过
PUBLISH
命令发送给频道时,这个消息会被发送给订阅它的所有客户端。 在接下来的文章中,我们将详细介绍 Redis 的发布订阅模式,包括它的工作原理,如何使用,以及一些常见的使用场景。无论你是刚接触 Redis,还是已经有一定的使用经验,我相信你都能从这篇文章中学到一些新的知识。
Redis 的发布订阅(Pub/Sub)是一种消息通信模式:发送者(pub)发送消息,订阅者(sub)接收消息。Redis 客户端可以订阅任意数量的频道。当有新消息通过 PUBLISH
命令发送给频道时,这个消息会被发送给订阅它的所有客户端
Redis的发布订阅(Pub/Sub)和消息队列是两种不同的消息传递模式,它们的主要区别在于消息的处理方式和使用场景。
消息的处理方式:
使用场景:
总的来说,Redis 的发布订阅模式更适合实时、必须立即处理的场景,而消息队列更适合异步处理、耗时操作的场景。
Redis 的发布订阅(Pub/Sub)模式的原理主要涉及到三个命令:SUBSCRIBE
,UNSUBSCRIBE
和 PUBLISH
。
SUBSCRIBE
命令:当客户端发送 SUBSCRIBE
命令订阅一个或多个频道时,Redis 服务器会将这些频道添加到该客户端的订阅频道列表中,并向客户端返回一个确认订阅的消息。
UNSUBSCRIBE
命令:当客户端发送 UNSUBSCRIBE
命令退订一个或多个频道时,Redis 服务器会将这些频道从客户端的订阅频道列表中移除,并向客户端返回一个确认退订的消息。
PUBLISH
命令:当客户端发送 PUBLISH
命令发布消息到某个频道时,Redis 服务器会查找所有订阅了这个频道的客户端,并将消息发送给这些客户端。
在 Redis 的内部实现中,服务器维护了一个字典,字典的键是频道的名字,字典的值是一个链表,链表中存储了所有订阅了这个频道的客户端。当有新消息发布到某个频道时,服务器只需要查找这个字典,就可以快速找到需要接收这个消息的所有客户端。
这种实现方式使得 Redis 的发布订阅模式具有很高的效率,可以支持大量的客户端同时订阅同一个频道。
Redis 的发布订阅(Pub/Sub)模式的底层结构主要包括两个部分:客户端结构和服务器的Pub/Sub结构。
客户端结构:每个 Redis 客户端都有一个 pubsub_channels
和 pubsub_patterns
两个属性,分别用于存储该客户端订阅的频道和模式。
pubsub_channels
:这是一个字典,键是订阅的频道名,值是NULL。当客户端订阅一个新的频道时,频道名会被添加到这个字典中;当客户端退订一个频道时,频道名会从这个字典中删除。
pubsub_patterns
:这是一个链表,存储了所有订阅的模式。每个模式都是一个 redisPubSubPattern
结构,包含了模式本身和订阅这个模式的客户端。
服务器的Pub/Sub结构:Redis 服务器维护了一个 pubsub_channels
字典和一个 pubsub_patterns
链表,用于存储所有的频道和模式。
pubsub_channels
:这是一个字典,键是频道名,值是一个链表,链表中存储了所有订阅了这个频道的客户端。当有新消息发布到这个频道时,服务器会遍历这个链表,将消息发送给所有的客户端。
pubsub_patterns
:这是一个链表,存储了所有的模式。每个模式都是一个 redisPubSubPattern
结构,包含了模式本身和订阅这个模式的客户端。当有新消息发布时,服务器会遍历这个链表,查找所有匹配的模式,并将消息发送给订阅了这些模式的客户端。
通过这种方式,Redis 实现了发布订阅模式,使得消息的发布和订阅变得非常高效。
SUBSCRIBE
用于订阅一个或多个频道的信息。
命令格式:SUBSCRIBE channel [channel ...]
channel
:需要订阅的频道名称,可以是一个或多个。当客户端发送 SUBSCRIBE
命令订阅一个或多个频道时,服务器会接收到这个命令,并将这些频道添加到客户端的订阅列表中。然后,服务器会向客户端返回一个消息,确认已经订阅了这些频道。
一旦客户端订阅了一个频道,它就会持续监听这个频道,直到客户端发送 UNSUBSCRIBE
命令取消订阅,或者客户端断开连接。
当有新消息发布到这个频道时,服务器会将这个消息发送给所有订阅了这个频道的客户端。
例如,客户端可以发送如下命令订阅名为 mychannel
的频道:
SUBSCRIBE mychannel
服务器会返回如下消息:
1) "subscribe"
2) "mychannel"
3) (integer) 1
这表示客户端已经成功订阅了 mychannel
频道。
UNSUBSCRIBE
是 Redis 发布订阅模式中的一个命令,用于退订一个或多个频道的信息。
命令格式:UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]
channel
:需要退订的频道名称,可以是一个或多个。如果没有指定频道,则会退订所有频道。当客户端发送 UNSUBSCRIBE
命令退订一个或多个频道时,服务器会接收到这个命令,并将这些频道从客户端的订阅列表中移除。然后,服务器会向客户端返回一个消息,确认已经退订了这些频道。
例如,客户端可以发送如下命令退订名为 mychannel
的频道:
UNSUBSCRIBE mychannel
服务器会返回如下消息:
1) "unsubscribe"
2) "mychannel"
3) (integer) 0
这表示客户端已经成功退订了 mychannel
频道。如果客户端再次收到 mychannel
频道的消息,那么这些消息将会被忽略。
PUBLISH
是 Redis 发布订阅模式中的一个命令,用于将消息发送到指定的频道。
命令格式:PUBLISH channel message
channel
:消息需要发送到的频道名称。message
:需要发送的消息内容。当客户端发送 PUBLISH
命令发布消息到某个频道时,服务器会接收到这个命令,并将消息发送给所有订阅了这个频道的客户端。
例如,客户端可以发送如下命令向名为 mychannel
的频道发布一条消息:
PUBLISH mychannel "hello"
服务器会返回一个整数,表示消息成功发送到的客户端数量。例如:
(integer) 1
这表示消息已经成功发送到了 1 个客户端。如果没有客户端订阅这个频道,那么这个命令将不会有任何效果。