Redis消息传递:发布订阅模式详解
目录
1.Redis发布订阅简介
2.发布/订阅使用
2.1 基于频道(Channel)的发布/订阅
2.2 基于模式(pattern)的发布/订阅
3.深入理解Redis的订阅发布机制
3.1 基于频道(Channel)的发布/订阅如何实现的?
3.2 基于模式(Pattern)的发布/订阅如何实现的?
3.3 SpringBoot结合Redis发布/订阅实例?
1.Redis发布订阅简介
Redis 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 的 SUBSCRIBE 命令可以让客户端订阅任意数量的频道, 每当有新信息发送到被订阅的频道时, 信息就会被发送给所有订阅指定频道的客户端。
作为例子, 下图展示了频道 channel1 , 以及订阅这个频道的三个客户端 —— client2 、 client5 和 client1 之间的关系:
当有新消息通过 PUBLISH 命令发送给频道 channel1 时, 这个消息就会被发送给订阅它的三个客户端:
2.发布/订阅使用
Redis有两种发布/订阅模式:
- 基于频道(Channel)的发布/订阅
- 基于模式(pattern)的发布/订阅
2.1 基于频道(Channel)的发布/订阅
"发布/订阅"模式包含两种角色,分别是发布者和订阅者。发布者可以向指定的频道(channel)发送消息; 订阅者可以订阅一个或者多个频道(channel),所有订阅此频道的订阅者都会收到此消息。
- 发布者发布消息
发布者发布消息的命令是 publish,用法是 publish channel message,例如向 channel1.1说一声hi
这样消息就发出去了。返回值表示接收这条消息的订阅者数量。发出去的消息不会被持久化,也就是有客户端订阅channel:1后只能接收到后续发布到该频道的消息,之前的就接收不到了。
- 订阅者订阅频道
订阅频道的命令是 subscribe,可以同时订阅多个频道,用法是 subscribe channel1 [channel2 ...],例如新开一个客户端订阅上面频道:(不会收到消息,因为不会收到订阅之前就发布到该频道的消息)
执行上面命令客户端会进入订阅状态,处于此状态下客户端不能使用除subscribe
、unsubscribe
、psubscribe
和punsubscribe
这四个属于"发布/订阅"之外的命令,否则会报错。
进入订阅状态后客户端可能收到3种类型的回复。每种类型的回复都包含3个值,第一个值是消息的类型,根据消类型的不同,第二个和第三个参数的含义可能不同。
消息类型的取值可能是以下3个:
- subscribe。表示订阅成功的反馈信息。第二个值是订阅成功的频道名称,第三个是当前客户端订阅的频道数量。
- message。表示接收到的消息,第二个值表示产生消息的频道名称,第三个值是消息的内容。
- unsubscribe。表示成功取消订阅某个频道。第二个值是对应的频道名称,第三个值是当前客户端订阅的频道数量,当此值为0时客户端会退出订阅状态,之后就可以执行其他非"发布/订阅"模式的命令了。
2.2 基于模式(pattern)的发布/订阅
如果有某个/某些模式和这个频道匹配的话,那么所有订阅这个/这些频道的客户端也同样会收到信息。
- 用图例解释什么是基于模式的发布订阅
下图展示了一个带有频道和模式的例子, 其中 tweet.shop.* 模式匹配了 tweet.shop.kindle 频道和 tweet.shop.ipad 频道, 并且有不同的客户端分别订阅它们三个:
当有信息发送到 tweet.shop.kindle 频道时, 信息除了发送给 clientX 和 clientY 之外, 还会发送给订阅 tweet.shop.* 模式的 client123 和 client256 :
另一方面, 如果接收到信息的是频道 tweet.shop.ipad , 那么 client123 和 client256 同样会收到信息:
- 基于模式的例子
通配符中?表示1个占位符,*表示任意个占位符(包括0),?*表示1个以上占位符。
publish发布
psubscribe订阅
- 注意点
(1)使用psubscribe命令可以重复订阅同一个频道,如客户端执行了psubscribe c? c?*
。这时向c1发布消息客户端会接受到两条消息,而同时publish命令的返回值是2而不是1。同样的,如果有另一个客户端执行了subscribe c1
和psubscribe c?*
的话,向c1发送一条消息该客户顿也会受到两条消息(但是是两种类型:message和pmessage),同时publish命令也返回2.
(2)punsubscribe命令可以退订指定的规则,用法是: punsubscribe [pattern [pattern ...]]
,如果没有参数则会退订所有规则。
(3)使用punsubscribe只能退订通过psubscribe命令订阅的规则,不会影响直接通过subscribe命令订阅的频道;同样unsubscribe命令也不会影响通过psubscribe命令订阅的规则。另外需要注意punsubscribe命令退订某个规则时不会将其中的通配符展开,而是进行严格的字符串匹配,所以punsubscribe *
无法退订c*
规则,而是必须使用punsubscribe c*
才可以退订。(它们是相互独立的,后文可以看到数据结构上看也是两种实现)
3.深入理解Redis的订阅发布机制
3.1 基于频道(Channel)的发布/订阅如何实现的?
底层是通过字典(图中的pubsub_channels)实现的,这个字典就用于保存订阅频道的信息:字典的键为正在被订阅的频道, 而字典的值则是一个链表, 链表中保存了所有订阅这个频道的客户端。
- 数据结构
比如说,在下图展示的这个 pubsub_channels 示例中, client2 、 client5 和 client1 就订阅了 channel1 , 而其他频道也分别被别的客户端所订阅:
- 订阅
当客户端调用 SUBSCRIBE 命令时, 程序就将客户端和要订阅的频道在 pubsub_channels 字典中关联起来。
举个例子,如果客户端 client10086 执行命令 SUBSCRIBE channel1 channel2 channel3
,那么前面展示的 pubsub_channels 将变成下面这个样子:
- 发布
当调用 PUBLISH channel message
命令, 程序首先根据 channel 定位到字典的键, 然后将信息发送给字典值链表中的所有客户端。
比如说,对于以下这个 pubsub_channels 实例, 如果某个客户端执行命令 PUBLISH channel1 "hello moto"
,那么 client2 、 client5 和 client1 三个客户端都将接收到 "hello moto" 信息:
- 退订
使用 UNSUBSCRIBE 命令可以退订指定的频道, 这个命令执行的是订阅的反操作: 它从 pubsub_channels 字典的给定频道(键)中, 删除关于当前客户端的信息, 这样被退订频道的信息就不会再发送给这个客户端。
3.2 基于模式(Pattern)的发布/订阅如何实现的?
底层是pubsubPattern节点的链表。
- 数据结构 redisServer.pubsub_patterns 属性是一个链表,链表中保存着所有和模式相关的信息:
链表中的每个节点都包含一个 redis.h/pubsubPattern 结构:
client 属性保存着订阅模式的客户端,而 pattern 属性则保存着被订阅的模式。
每当调用 PSUBSCRIBE 命令订阅一个模式时, 程序就创建一个包含客户端信息和被订阅模式的 pubsubPattern 结构, 并将该结构添加到 redisServer.pubsub_patterns 链表中。
作为例子,下图展示了一个包含两个模式的 pubsub_patterns 链表, 其中 client123 和 client256 都正在订阅 tweet.shop.* 模式:
- 订阅
如果这时客户端 client10086 执行 PSUBSCRIBE broadcast.list.*
, 那么 pubsub_patterns 链表将被更新成这样
通过遍历整个 pubsub_patterns 链表,程序可以检查所有正在被订阅的模式,以及订阅这些模式的客户端。
- 发布
发送信息到模式的工作也是由 PUBLISH 命令进行的, 显然就是匹配模式获得Channels,然后再把消息发给客户端。
- 退订
使用 PUNSUBSCRIBE 命令可以退订指定的模式, 这个命令执行的是订阅模式的反操作: 程序会删除 redisServer.pubsub_patterns 链表中, 所有和被退订模式相关联的 pubsubPattern 结构, 这样客户端就不会再收到和模式相匹配的频道发来的信息。
3.3 SpringBoot结合Redis发布/订阅实例?
最佳实践是通过RedisTemplate,关键代码如下:
// 发布
redisTemplate.convertAndSend("my_topic_name", "message_content");// 配置订阅
RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
container.setConnectionFactory(connectionFactory);
container.addMessageListener(xxxMessageListenerAdapter, "my_topic_name");
本篇文章借鉴于:订阅与发布 — Redis 设计与实现 (redisbook.readthedocs.io)
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