共计 3666 个字符，预计需要花费 10 分钟才能阅读完成。
起源：https://zhenbianshu.github.io…
Redis 作为一个十分胜利的数据库，提供了十分丰盛的数据类型和命令，应用这些，咱们能够轻易而高效地实现很多缓存操作，可是总有一些比拟非凡问题或需要须要解决，这时候可能就须要咱们本人定制本人的 Redis 数据结构和命令。
Redis 命令问题
“线程平安”问题
咱们都晓得 Redis 是单线程的，可是它怎么会有 线程平安 问题呢？
咱们失常了解的线程平安问题是指 单过程多线程 模型外部多个线程 操作过程内共享内存 导致的数据资源充突。而 Redis 的线程平安问题的产生，并不是来自于 Redis 服务器外部。
Redis 作为数据服务器，就相当于多个客户端的共享内存，多个客户端就相当于同一过程下的多个线程，如果多个客户端之间没有良好的数据同步策略，就会产生相似线程平安的问题。
典型场景是：
- Redis 内存储了一个用户的状态：
user5277=idle； - 客户端连贯 A 读取了用户状态，获取到用户的闲暇状态
status = get("user5277")； - 客户端连贯 B 也同样读取了用户状态；
- 客户端连贯 A 给用户安顿了一个工作，并将 Redis 内用户状态置为繁忙
set("user5277", "busy")； - 客户端连贯 B 同样设置用户为繁忙状态。
- 可是此时用户却被同时调配了两个工作。
导致这个问题的起因就是尽管 Redis 是单线程的，能保障命令的序列化，但因为其执行效率很高，多个客户端的命令之间不做好申请同步，同样会造成命令的程序错乱。
当然这个问题也很好解决，给用户状态加锁就行了，使同一时间内只能有一个客户端操作用户状态。不过加锁咱们就须要思考锁粒度、死锁等问题了，无疑增加了程序的复杂性，不利于保护。
效率问题
Redis 作为一个极其高效的内存数据服务器，其命令执行速度极快，之前看过阿里云 Redis 的一个压测后果，执行效率能够达到 10W 写 QPS，60W 读 QPS，那么，它的效率问题又来自何处呢？
答案是网络，做 Web 的都晓得，效率优化要从网络做起，服务端又是优化代码，又是优化数据库，不如网络连接的一次优化，而网络优化最无效的就是缩小申请数。咱们要晓得执行一次内存拜访的耗时约是 100ns，而不同机房之间来回一次约须要 500000ns，其中的差距可想而知。
Redis 在单机内效率超高，但工业化部署总不会把服务器和 Redis 放在同一台机器上，如果触碰到效率瓶颈的话，那就是网络。
典型场景就是咱们从 Redis 里读出一条数据，再应用这条数据做键，读取另外一条数据。这样来来回回，便有两次网络往返。
导致这种问题的起因就是 Redis 的一般命令没有服务端计算的能力，无奈在服务器进行复合命令操作，尽管有 Redis 也提供了 pipeline 的个性，但它须要多个命令的申请和响应之间没有依赖关系。想简化多个相互依赖的命令就只能将数据拉回客户端，由客户端解决后再申请 Redis。
综上，咱们要更高效更不便的应用 Redis 就须要本人“定制”一些命令了。
内嵌 Lua 的执行
万幸 Redis 内嵌了 Lua 执行环境，反对 Lua 脚本的执行，通过执行 Lua 脚本，咱们能够把多个命令复合为一个 Lua 脚本，通过 Lua 脚本来实现上文中提到的 Redis 命令的秩序性和 Redis 服务端计算。
Lua
Lua 是一个简洁、轻量、可扩大的脚本语言，它的个性有：
- 轻量：源码包只有外围库，编译后体积很小。
- 高效：由 ANSI C 写的，启动快、运行快。
- 内嵌：可内嵌到各种编程语言或零碎中运行，晋升动态语言的灵活性。如 OpenResty 就是将 Lua 嵌入到 nginx 中执行。
而且齐全不须要放心语法问题，Lua 的语法很简略，分分钟应用不成问题。
执行步骤
Redis 在 2.6 版本后，启动时会创立 Lua 环境、载入 Lua 库、定义 Redis 全局表格、存储 redis.pcall 等 Redis 命令，以筹备 Lua 脚本的执行。
一个典型的 Lua 脚本执行步骤如下：
- 查看脚本是否执行过，没执行过应用脚本的 sha1 校验和生成一个 Lua 函数；
- 为函数绑定超时、错误处理勾子；
- 创立一个伪客户端，通过这个伪客户端执行 Lua 中的 Redis 命令；
- 解决伪客户端的返回值，最终返回给客户端；
尽管 Lua 脚本应用的是伪客户端，但 Redis 解决它会跟一般客户端一样，也会将执行的 Redis 命令进行 rdb aof 主从复制等操作。
应用
Lua 脚本的应用能够通过 Redis 的 EVAL 和 EVALSHA 命令。
EVAL 实用于单次执行 Lua 脚本，执行脚本前会由脚本内容生成 sha1 校验和，在函数表内查问函数是否已定义，如未定义执行胜利后 Redis 会在全局表里缓存这个脚本的校验和为函数名，后续再次执行此命令就不会再创立新的函数了。
而要应用 EVALSHA 命令，就得先应用 SCRIPT LOAD 命令先将函数加载到 Redis，Redis 会返回此函数的 sha1 校验和，后续就能够间接应用这个校验和来执行命令了。
以下是应用上述命令的例子：
127.0.0.1:6379> EVAL "return'hello'"0 0"hello"127.0.0.1:6379> SCRIPT LOAD"return redis.pcall('GET', ARGV[1])""20b602dcc1bb4ba8fca6b74ab364c05c58161a0a"
127.0.0.1:6379> EVALSHA 20b602dcc1bb4ba8fca6b74ab364c05c58161a0a 0 test
"zbs"EVAL 命令的原型是 EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]，在 Lua 函数外部能够应用 KEYS[N] 和 ARGV[N] 援用键和参数，须要留神 KEYS 和 ARGV 的参数序号都是从 1 开始的。
还须要留神在 Lua 脚本中，Redis 返回为空时，后果是 false，而 不是 nil；
Lua 脚本实例
上面写几个 Lua 脚本的实例，用来介绍语法的，仅供参考。
- Redis 里 hashSet A 的 字段 B 的值是 C，取出 Redis 里键为 C 的值。
// 应用: EVAL script 2 A B
local tmpKey = redis.call('HGET', KEYS[1], KEYS[2]);
return redis.call('GET', tmpKey);- 一次 lpop 出多个值，直到值为 n，或 list 为空（pipeline 也可轻易实现）；
// 应用: EVAL script 2 list count
local list = {};
local item = false;
local num = tonumber(KEYS[2]);
while (num > 0)
do
item = redis.call('LPOP', KEYS[1]);
if item == false then
break;
end;
table.insert(list, item);
num = num - 1;
end;
return list;- 获取 zset 内 score 最多的 n 个元素 对应 hashset 中的详细信息；
local elements = redis.call('ZRANK', KEYS[1], 0, KEY[2]);
local detail = {};
for index,ele in elements do
local info = redis.call('HGETALL', ele);
table.insert(detail, info);
end;
return detail;根本应用语法就是如此，更多利用就看各个具体场景了。
一些思考
实现之外，还要一些货色要思考：
应用场景
首先来总结一下 Redis 中 Lua 的应用场景：
- 能够应用 Lua 脚本实现原子性操作，防止不同客户端拜访 Redis 服务器造成的数据抵触。
- 在前后屡次申请的后果有依赖时，能够应用 Lua 脚本把多个申请整合为一个申请。
留神点
应用 Lua 脚本，咱们还须要留神：
- 要保障安全性，在 Lua 脚本中不要应用全局变量，免得净化 Lua 环境，尽管应用全局变量全报错，Lua 脚本进行执行，但还是在定义变量时增加
local关键字。 - 要留神 Lua 脚本的工夫复杂度，Redis 的单线程同样会阻塞在 Lua 脚本的执行中。
- 应用 Lua 脚本实现原子操作时，要留神如果 Lua 脚本报错，之前的命令同样无奈回滚。
- 一次收回多个 Redis 申请，但申请前后无依赖时，应用
pipeline，比 Lua 脚本不便。
小结
最近工作有了较大的变动，从业务到技术栈都跟原来齐全不同了，所有代码和业务都脱离了本人掌控的感觉真的很不爽，工作中全是“开局一个搜索引擎，语法全靠查”，每天还要熬到很晚相熟新的货色，有点小累，果然换工作就是找罪受啊。
不过走出舒服区后的充实感也在揭示本人正在不停提高，倒也挺有成就感的。
近期热文举荐：
1.1,000+ 道 Java 面试题及答案整顿(2021 最新版)
2. 终于靠开源我的项目弄到 IntelliJ IDEA 激活码了，真香！
3. 阿里 Mock 工具正式开源，干掉市面上所有 Mock 工具！
4.Spring Cloud 2020.0.0 正式公布，全新颠覆性版本！
5.《Java 开发手册（嵩山版）》最新公布，速速下载！
感觉不错，别忘了顺手点赞 + 转发哦！