Redis各场景应用集合

应用场景

1、缓存（Cache）,分布式缓存

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有一些存储于数据库中的数据会被频繁访问，如果频繁的访问数据库，数据库负载会升高，同时由于数据库IO比较慢，应用程序的响应会比较差。此时，如果引入Redis来存储这些被频繁访问的数据，就可以有效的降低数据库的负载，同时提高应用程序的请求响应

2、会话存储（Session）

String 类型，因为 Redis 是分布式的独立服务，可以在多个应用之间共享

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3、分布式锁（Distributed Lock）

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这里主要是用Redis的原子操作命令：SETNX，该命令仅允许key不存在的时候才能设置key。

下图展示了一个简单用例。Client 1通过SETNX命令尝试创建lock 1234abcd。如果当前还没有这个key，那么将返回1。Client 1获得锁，就可以执行对共享资源的操作，操作完成之后，删除刚刚创建的lock（释放分布式锁）。如果Client 1在执行SETNX命令的时候，返回了0，说明有其他客户端占用了这key，那么等待一段时间（等其他节点释放）之后再尝试。

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如今都是分布式的环境下java自带的单体锁已经不适用的。在 Redis 2.6.12 版本开始，string的set命令增加了一些参数：

EX：设置键的过期时间（单位为秒）

PX：设置键的过期时间（单位为毫秒）

NX ：只在键不存在时，才对键进行设置操作。 SET key value NX 效果等同于 SETNX key value

XX ：只在键已经存在时，才对键进行设置操作。

由于这个操作是原子性的，可以简单地以此实现一个分布式的锁，例如：

　　set lock_key locked NX EX 1

如果这个操作返回false，说明 key 的添加不成功，也就是当前有人在占用这把锁。而如果返回true，则说明得了锁，便可以继续进行操作，并且在操作后通过del命令释放掉锁。并且即使程序因为某些原因并没有释放锁，由于设置了过期时间，该锁也会在 1 秒后自动释放，不会影响到其他程序的运行。

5、计数器

int类型，incr方法

例如：文章的阅读量、微博点赞数、允许一定的延迟，先写入Redis再定时同步到数据库

计数功能应该是最适合 Redis 的使用场景之一了，因为它高频率读写的特征可以完全发挥 Redis 作为内存数据库的高效。在 Redis 的数据结构中，string、hash和sorted set都提供了incr方法用于原子性的自增操作，下面举例说明一下它们各自的使用场景：

1：如果应用需要显示每天的注册用户数，便可以使用string作为计数器，设定一个名为REGISTERED_COUNT_TODAY的 key，并在初始化时给它设置一个到凌晨 0 点的过期时间，每当用户注册成功后便使用incr命令使该 key 增长 1，同时当每天凌晨 0 点后，这个计数器都会因为 key 过期使值清零。

2：每条微博都有点赞数、评论数、转发数和浏览数四条属性，这时用hash进行计数会更好，
将该计数器的 key 设为weibo:weibo_id，hash的 field 为like_number、comment_number、forward_number和view_number，在对应操作后通过hincrby使hash 中的 field 自增。

3：如果应用有一个发帖排行榜的功能，便选择sorted set吧，将集合的 key 设为POST_RANK。当用户发帖后，使用zincrby将该用户 id 的 score 增长 1。sorted set会重新进行排序，用户所在排行榜的位置也就会得到实时的更新。

6、速率限制器（Rate Limiter）

也可以看作是频率控制器，防止接口被刷导致服务器压力增大
由于Redis提供了计数器功能，所以我们可以通过该能力，配合超时时间，来实现速率限制器，最常见的场景就是服务端是用的请求限流。

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根据用户id或者ip来作为key，使用INCR命令来记录用户的请求数量。然后将该请求数量与允许的请求上限数量做比较，只有低于限制的时候，才会执行请求处理。如果超过限制，就拒绝请求。

同时，请求数量的计数器需要设置一个时间窗口，比如：1分钟。也就是没过一分钟时间，计数器将被清零，重新计数。所以，当一个时间窗口中被限流之后，等到下一个时间窗口，就能恢复继续请求。以实现限制速率的效果。

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除了时间窗算法之外，漏桶算法也能通过Redis来实现。

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7、位统计

String类型的bitcount（1.6.6的bitmap数据结构介绍）

set k1 a
setbit k1 6 1
setbit k1 7 0
get k1 
/* 6 7 代表的a的二进制位的修改
a 对应的ASCII码是97，转换为二进制数据是01100001
b 对应的ASCII码是98，转换为二进制数据是01100010因为bit非常节省空间（1 MB=8388608 bit），可以用来做大数据量的统计。
*/

8、时间轴（Timeline）

list作为双向链表，不光可以作为队列使用。如果将它用作栈便可以成为一个公用的时间轴。当用户发完微博后，都通过lpush将它存放在一个 key 为LATEST_WEIBO的list中，之后便可以通过lrange取出当前最新的微博。

9、消息队列

Redis 中list的数据结构实现是双向链表，所以可以非常便捷的应用于消息队列（生产者 / 消费者模型）。消息的生产者只需要通过lpush将消息放入 list，消费者便可以通过rpop取出该消息，并且可以保证消息的有序性。

    如果需要实现带有优先级的消息队列也可以选择sorted set。而pub/sub功能也可以用作发布者 / 订阅者模型的消息。无论使用何种方式，由于 Redis 拥有持久化功能，也不需要担心由于服务器故障导致消息丢失的情况。

List提供了两个阻塞的弹出操作：blpop/brpop，可以设置超时时间

blpop：blpop key1 timeout 移除并获取列表的第一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止。
brpop：brpop key1 timeout 移除并获取列表的最后一个元素，如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止
上面的操作。其实就是java的阻塞队列。学习的东西越多。学习成本越低

队列：先进先除：rpush blpop，左头右尾，右边进入队列，左边出队列
栈：先进后出：rpush brpop

10、抽奖

利用set结构的无序性,通过 Spop（ Redis Spop 命令用于移除集合中的指定 key 的一个或多个随机元素，移除后会返回移除的元素。）随机获得值

redis> SADD myset "one"
(integer) 1
redis> SADD myset "two"
(integer) 1
redis> SADD myset "three"
(integer) 1
redis> SPOP myset
"one"
redis> SMEMBERS myset
1) "three"
2) "two"
redis> SADD myset "four"
(integer) 1
redis> SADD myset "five"
(integer) 1
redis> SPOP myset 3
1) "five"
2) "four"
3) "two"
redis> SMEMBERS myset
1) "three"
redis>

$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);// 假设有一个奖品列表
$prizeListKey = 'prize_list';
$prizes = ['Prize1', 'Prize2', 'Prize3'];// 将奖品添加到列表中
foreach ($prizes as $prize) {$redis->rpush($prizeListKey, $prize);
}// 抽奖
$winner = $redis->lpop($prizeListKey);echo "Congratulations! The winner is: " . $winner;

实例2：
在ThinkPHP5.1中实现抽奖功能，可以通过Redis来管理奖池，以下是一个简单的示例：
首先，确保你的ThinkPHP5.1项目已经安装并配置了Redis扩展。
创建一个抽奖方法：

use think\facade\Redis;class LotteryService
{protected $redis;protected $key;public function __construct(){$this->redis = Redis::instance();$this->key = 'lottery_pool';}public function startLottery($participants, $probability){// 清空原有奖池$this->redis->delete($this->key);// 初始化奖池，参与者与其对应的概率foreach ($participants as $index => $participant) {$this->redis->zAdd($this->key, $probability[$index], $participant);}}public function lottery(){// 随机抽取一个参与者$participant = $this->redis->zRandMember($this->key, 1);return $participant ?: null;}
}

在你的控制器中调用抽奖方法：

public function draw()
{$lotteryService = new LotteryService();// 假设有一个参与者数组和对应概率数组//这里参与者也可以设置成奖品， 奖品1，奖品2，奖品3，下面是中奖概率$participants = ['user1', 'user2', 'user3'];$probability = [10, 20, 70]; // 概率需要加起来等于100// 初始化抽奖$lotteryService->startLottery($participants, $probability);// 进行抽奖$winner = $lotteryService->lottery();return json(['code' => 200, 'message' => 'Success', 'data' => $winner]);
}

这个示例中，我们使用了Redis的有序集合（ZSet）来存储参与者及其对应的概率，并且使用zRandMember命令来随机抽取参与者。这种方法可以简单快速地实现抽奖功能，并且可以通过Redis的持久化来保证抽奖的公平性和可靠性。

11、点赞、签到、打卡

假如上面的微博ID是t1001，用户ID是u3001

用 like:t1001 来维护 t1001 这条微博的所有点赞用户

点赞了这条微博：sadd like:t1001 u3001
取消点赞：srem like:t1001 u3001
是否点赞：sismember like:t1001 u3001
点赞的所有用户：smembers like:t1001
点赞数：scard like:t1001
是不是比数据库简单多了。

thinkphp5.1 redis 实现点赞
在ThinkPHP5.1中使用Redis实现点赞功能的基本步骤如下：

确保已经安装并配置好Redis服务器。

在ThinkPHP5.1项目中安装并配置Redis扩展，通常使用predis/predis包。

创建点赞的逻辑，比如用户A对帖子B点赞，可以在Redis中使用SET操作记录用户A对帖子B的点赞状态。

通过GET操作检查用户是否已点赞，以此来控制点赞按钮的显示状态。

实现取消点赞的逻辑，同样是通过DEL操作来删除用户A对帖子B的点赞记录。

以下是一个简单的示例代码：

// 引入Redis类
use Predis\Client as RedisClient;// 初始化Redis客户端
$redis = new RedisClient(['scheme' => 'tcp','host'   => '127.0.0.1','port'   => 6379,
]);// 用户A对帖子B点赞的操作
function addLike($userId, $postId) {global $redis;$key = "like:{$postId}:users";$redis->sAdd($key, $userId);
}// 检查用户A是否对帖子B点赞
function checkLike($userId, $postId) {global $redis;$key = "like:{$postId}:users";return $redis->sIsMember($key, $userId);
}// 用户A取消对帖子B的点赞
function removeLike($userId, $postId) {global $redis;$key = "like:{$postId}:users";$redis->sRem($key, $userId);
}// 示例：用户A点赞帖子B
addLike('userA', 'postB');// 示例：检查用户A是否点赞过帖子B
$isLiked = checkLike('userA', 'postB');// 示例：用户A取消点赞帖子B
if ($isLiked) {removeLike('userA', 'postB');
}

在这个例子中，我们使用了Redis的SET数据结构来记录每个帖子的点赞用户。sAdd方法用于添加用户到点赞集合，sIsMember检查用户是否在点赞集合中，而sRem则用于从点赞集合中移除用户。

请注意，这只是一个简单的示例，实际应用中你可能需要加入更多的安全检查和错误处理。同时，你还需要考虑如何存储点赞的数量等额外信息，以及如何处理并发点赞的情况。

签到实例

use think\Controller;
use think\Cache;class SignController extends Controller
{// 用户签到public function sign(){$userId = $this->request->param('user_id');$date = date('Ymd');$key = "sign:{$date}";// 使用bitmap记录签到用户$isSigned = Cache::bitmap('sign_users')->get($key, $userId);if ($isSigned) {return json(['code' => 1, 'msg' => '已签到']);} else {Cache::bitmap('sign_users')->set($key, $userId);return json(['code' => 0, 'msg' => '签到成功']);}}// 获取签到列表public function getSignList(){$date = date('Ymd');$key = "sign:{$date}";// 获取所有签到的用户列表$signList = Cache::bitmap('sign_users')->getAll($key);return json(['code' => 0, 'msg' => '成功', 'data' => $signList]);}
}

在这个示例中，我们定义了两个操作：sign用于用户签到，getSignList用于获取当日的签到列表。我们使用了Redis的bitmap数据结构来记录每个用户的签到状态。

确保你的config.php配置文件中已经配置了Redis，例如：

// redis配置文件
return ['default' => ['host'       => '127.0.0.1','port'       =>  6379,'password'   =>  '','select'     =>  0,'timeout'    =>  0,'expire'     =>  0,'persistent' => false,'prefix'     =>  '',],
];

这样，你就可以通过HTTP请求来实现用户的签到功能，并通过另一个请求获取签到列表。

12、商品标签

老规矩，用 tags:i5001 来维护商品所有的标签。

sadd tags:i5001 画面清晰细腻
sadd tags:i5001 真彩清晰显示屏
sadd tags:i5001 流程至极

13、好友关系、用户关注、推荐模型

对于一个用户 A，将它的关注和粉丝的用户 id 都存放在两个 set 中：

A:follow：存放 A 所有关注的用户 id

A:follower：存放 A 所有粉丝的用户 id

那么通过sinter命令便可以根据A:follow和A:follower的交集得到与 A 互相关注的用户。当 A 进入另一个用户 B 的主页后，A:follow和B:follow的交集便是 A 和 B 的共同专注，A:follow和B:follower的交集便是 A 关注的人也关注了 B。

好友关系，用户关注

// 假设已经有了Redis的实例 $redis
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);// 添加好友关系
function addFriend($redis, $user1, $user2) {// 使用集合(set)存储用户的好友$redis->sAdd("user:{$user1}:friends", $user2);$redis->sAdd("user:{$user2}:friends", $user1);
}// 获取好友列表
function getFriends($redis, $user) {// 获取用户的好友return $redis->sMembers("user:{$user}:friends");
}// 检查是否为好友
function isFriend($redis, $user1, $user2) {// 检查用户1是否是用户2的好友return $redis->sIsMember("user:{$user2}:friends", $user1);
}// 示例使用
addFriend($redis, 'user1', 'user2');
addFriend($redis, 'user2', 'user3');$friendsOfUser2 = getFriends($redis, 'user2');
print_r($friendsOfUser2); // 输出：Array ( [0] => user1 [1] => user3 )$isFriend = isFriend($redis, 'user1', 'user2');
echo $isFriend ? 'Yes' : 'No'; // 输出：Yes

14、排行榜（Rank/Leaderboard）

由于Redis提供了排序集合（Sorted Sets）的功能，所以很多游戏应用采用Redis来实现各种排行榜功能。

在这里插入图片描述
排序集合是唯一元素（比如：用户id）的集合，每个元素按分数排序，这样可以快速的按分数来检索元素

15 .倒排索引

倒排索引是构造搜索功能的最常见方式，在 Redis 中也可以通过set进行建立倒排索引，这里以简单的拼音 + 前缀搜索城市功能举例：

假设一个城市北京，通过拼音词库将北京转为beijing，再通过前缀分词将这两个词分为若干个前缀索引，有：北、北京、b、be…beijin和beijing。将这些索引分别作为set的 key（例如:index:北）并存储北京的 id，倒排索引便建立好了。接下来只需要在搜索时通过关键词取出对应的set并得到其中的 id 即可。