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关于java:Redis-是并发安全的吗你确定

jiezi

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：

  1. 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；
  2. 为函数绑定超时、错误处理勾子；
  3. 创立一个伪客户端，通过这个伪客户端执行 Lua 中的 Redis 命令；
  4. 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。

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