go-redis 框架基本使用

2023-10-27

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redis使用场景

缓存系统，减轻主数据库（MySQL）的压力。
计数场景，比如微博、抖音中的关注数和粉丝数。
热门排行榜，需要排序的场景特别适合使用ZSET。
利用 LIST 可以实现队列的功能。
利用 HyperLogLog 统计UV、PV等数据。
使用 geospatial index 进行地理位置相关查询。

下载框架和连接redis

Go 社区中目前有很多成熟的 redis client 库，比如redigo和go-redis，读者可以自行选择适合自己的库。本文章使用 go-redis 这个库来操作 Redis 数据库。

1. 安装go-redis

# redis 6
go get github.com/go-redis/redis/v8
# redis 7
go get github.com/go-redis/redis/v9

2. 连接redis

var Rdb *redis.Client

func Connect() {
	Rdb = redis.NewClient(&redis.Options{
		Addr:     "localhost:6379",
		Password: "",
		DB:       0,
		PoolSize: 10,
	})
}

字符串操作

只要Redis命令足够熟悉，那么对于这个框架的API的学习基本就没有什么问题。由于Redis命令太多，在此只列出了字符串和有序集合这两种数据类型的操作示例。

func String() {
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 500*time.Millisecond)
	defer cancel()

	//set命令
	_, err := connect.Rdb.Set(ctx, "name", "bing", 0).Result()
	if err != nil {
		fmt.Println(err.Error())
	}
	name, err := connect.Rdb.Get(ctx, "name").Result()
	fmt.Println(name)

	//GetSet命令
	v1, _ := connect.Rdb.GetSet(ctx, "name", "xyz").Result()
	fmt.Println("旧值: " + v1) //bing
	name, err = connect.Rdb.Get(ctx, "name").Result()
	fmt.Println("新值: " + name) //xyz

	//MSet和MGet命令
	connect.Rdb.MSet(ctx, "age", 18, "password", "1234")
	v2 := connect.Rdb.MGet(ctx, "name", "age", "password").Val()
	for _, v := range v2 {
		fmt.Println(v)
	}

	//IncrBy命令
	v3 := connect.Rdb.IncrBy(ctx, "age", 2).Val() //20
	fmt.Println(v3)

	//append命令
	connect.Rdb.Append(ctx, "password", "abc")
	v4 := connect.Rdb.Get(ctx, "password").Val() //1234abc
	fmt.Println(v4)

	//SetRange命令
	connect.Rdb.SetRange(ctx, "password", 0, "987654")
	v5 := connect.Rdb.Get(ctx, "password").Val() //987654c
	fmt.Println(v5)

	//GetRange命令
	v6 := connect.Rdb.GetRange(ctx, "password", 4, -1).Val() //54c
	fmt.Println(v6)
	v7 := connect.Rdb.Get(ctx, "password").Val() //987654c
	fmt.Println(v7)

	//StrLen命令
	v8 := connect.Rdb.StrLen(ctx, "name").Val() //3
	fmt.Println(v8)

	//获取编码方式
	v9 := connect.Rdb.ObjectEncoding(ctx, "age").Val() //int
	fmt.Println(v9)
    
    //redis.Nil的用法
	v10, err := connect.Rdb.Get(ctx, "no_existing").Result()
	if redis.Nil == err {
		fmt.Println("key不存在")
	} else if err != nil {
		fmt.Println(err.Error())
	} else {
		fmt.Println(v10)
	}
}

有序集合操作

func ZSet() {
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 500*time.Millisecond)
	defer cancel()

	ZSetKey := "languages"
	languages := []redis.Z{
		{Score: 90, Member: "Go"},
		{Score: 85, Member: "Python"},
		{Score: 99, Member: "C"},
		{Score: 95, Member: "Java"},
		{Score: 99, Member: "Rust"},
		{Score: 80, Member: "PHP"},
	}

	err := connect.Rdb.ZAdd(ctx, ZSetKey, languages...).Err()
	if err != nil {
		fmt.Println(err.Error())
	}

	//按照分数从低到高遍历
	v1 := connect.Rdb.ZRange(ctx, ZSetKey, 0, -1).Val()
	fmt.Println(v1) //[PHP Python Go Java C Rust]

	v2 := connect.Rdb.ZRangeWithScores(ctx, ZSetKey, 0, -1).Val()
	fmt.Println(v2) //[{80 PHP} {85 Python} {90 Go} {95 Java} {99 C} {99 Rust}]

	opt1 := &redis.ZRangeBy{
		Min:    "0",  //查询的最小分数值
		Max:    "95", //查询的最大分数值
		Offset: 0,    //查询的起始位置
		Count:  6,    //需要查询的元素个数
	}
	v3 := connect.Rdb.ZRangeByScoreWithScores(ctx, ZSetKey, opt1).Val()
	fmt.Println(v3) //[{80 PHP} {85 Python} {90 Go} {95 Java}]

	opt2 := &redis.ZRangeBy{
		Min:    "[K", //查询的最小字典序值
		Max:    "[X", //查询的最大字典序值
		Offset: 0,    //查询的起始位置
		Count:  5,    //需要查询的元素个数
	}
	v4 := connect.Rdb.ZRangeByLex(ctx, ZSetKey, opt2).Val()
	fmt.Println(v4) //[PHP Python Go Java C]

	v5 := connect.Rdb.ZCard(ctx, ZSetKey).Val()
	fmt.Println("集合长度: " + strconv.FormatInt(v5, 10)) // 6
}

流水线

使用流水线就是将多个执行的命令放入 pipeline 中，然后使用1次读写操作就像执行单个命令一样执行它们，就相当于把多个命令打包，然后一起发送给redis服务器，让redis服务器一次性执行完毕。这样做的好处是节省了执行命令的网络往返时间（RTT）。

注意：如果redis采用了分布式集群模式，不可以直接使用pipeline命令进行操作，因为访问的key可能并不在同一个节点上。

下面的示例代码中演示了使用 pipeline 将pipeline_counter键的值加1和设置过期时间。

func PipeLine() {
   ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 500*time.Millisecond)
   defer cancel()

   //创建一个Pipeline对象:pipe
   pipe := connect.Rdb.Pipeline()

   //将名为"pipeline_counter"的键的值加1
   incr := pipe.Incr(ctx, "pipeline_counter")
   //设置"pipeline_counter"键的过期时间为1分钟
   pipe.Expire(ctx, "pipeline_counter", time.Minute)
   //执行所有的命令。
   _, err := pipe.Exec(ctx)
   if err != nil {
      panic(err)
   }

   // 在执行pipe.Exec之后才能获取到结果
   fmt.Println(incr.Val())
}

上面的代码相当于将以下两个redis命令一次发给 Redis Server 端执行，与不使用 Pipeline 相比能减少一次RTT。

INCR pipeline_counter
EXPIRE pipeline_counts 60

或者，你也可以使用Pipelined 方法，它会在当前函数退出时调用 Exec。

func PipeLine() {
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 500*time.Millisecond)
	defer cancel()
	var incr *redis.IntCmd

	cmdS, err := connect.Rdb.Pipelined(ctx, func(pipe redis.Pipeliner) error {
		incr = pipe.Incr(ctx, "pipelined_counter")
		pipe.Expire(ctx, "pipelined_counter", time.Minute)
		return nil
	})
	if err != nil {
		panic(err)
	}

	// 在pipeline执行后获取到结果
	fmt.Println(incr.Val())
    
    //使用类型断言特性来对 cmd 进行类型检查
	for _, cmd := range cmdS {
		switch v := cmd.(type) {
		case *redis.StringCmd:
			fmt.Println(v.Val())
		case *redis.IntCmd:
			fmt.Println(v.Val())
		case *redis.BoolCmd:
			fmt.Println(v.Val())
		default:
			fmt.Printf("unexpected type %T\n", v)
		}
	}
}

运行结果如下：

所以，在那些我们需要一次性执行多个命令的场景下，就可以考虑使用 pipeline 来优化。

事务

1. 普通事务

Redis 是单线程执行命令的，因此单个命令始终是原子的，但是来自不同客户端的两个给定命令可以依次执行，例如在它们之间交替执行。使用事务后，Redis会按照命令的顺序执行这些命令，并且在执行过程中不会立即返回结果，只有在所有命令都执行完毕后，才会一次性返回所有命令的执行结果。也就是在执行过程中保证了原子性，即要么所有命令都执行成功，要么所有命令都不执行。

同时，Redis事务还支持WATCH命令，可以在事务执行之前监视一个或多个键，如果在事务执行期间这些键发生了改变，事务会被中断。这样可以确保在执行事务期间，被监视的键没有被其他客户端修改。

"Tx"是"Transaction"的缩写，意为"事务”。TxPipeline 和 TxPipelined 的使用方法如下所示：

func Work() {
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 500*time.Millisecond)
	defer cancel()

	pipe := connect.Rdb.TxPipeline()
	incr := pipe.Incr(ctx, "tx_pipeline_counter")
	pipe.Expire(ctx, "tx_pipeline_counter", time.Minute)
	_, err := pipe.Exec(ctx)
	fmt.Println(incr.Val(), err)

	var incr2 *redis.IntCmd
	_, err = connect.Rdb.TxPipelined(ctx, func(pipe redis.Pipeliner) error {
		incr2 = pipe.Incr(ctx, "tx_pipeline_counter")
		pipe.Expire(ctx, "tx_pipeline_counter", time.Minute)
		return nil
	})
	fmt.Println(incr2.Val(), err)
}

运行结果如下：

2. Watch

我们通常搭配 WATCH命令来执行事务操作。从使用WATCH命令监视某个 key 开始，直到执行EXEC命令的这段时间里，如果有其他用户抢先对被监视的 key 进行了替换、更新、删除等操作，那么当用户尝试执行EXEC的时候，事务将失败并返回一个错误，用户可以根据这个错误选择重试事务或者放弃事务。

Watch方法接收一个函数和一个或多个key作为参数。

Watch(fn func(*Tx) error, keys ...string) error

假设我们有一个应用程序，它需要保持用户的积分。我们需要一个函数，可以安全地减少用户的积分。为了避免并发问题，我们将使用WATCH命令来监视用户的积分，并在事务中更新积分。

func WatchUserPoints(userID string, points int) error {
	ctx, cancel := context.WithTimeout(context.Background(), 500*time.Millisecond)
	defer cancel()

	for {
		// 监控
		err := connect.Rdb.Watch(ctx, func(tx *redis.Tx) error {
			// 得到当前用户的积分n
			n, err := tx.Get(ctx, userID).Int()

			//扣除积分时开启事务,points表示要扣除的积分
			_, err = tx.TxPipelined(ctx, func(pipe redis.Pipeliner) error {
				err := pipe.Set(ctx, userID, n-points, 0).Err()
				return err
			})
			return err
		}, userID) //监控的键为userID,也就是当这个键的值(积分)如果在事务执行过程中被其他客户端修改,那么当前事务就会执行失败。

		//对错误的判断
		if err == redis.TxFailedErr {
			//表示监视的键在事务执行过程中被其他客户端修改了，因此事务执行失败了。
			continue
		} else if err != nil {
			//其他类型的错误
			return err
		} else {
			//没有错误
			break
		}
	}
	//能够跳出循环说明一切正常
	return nil
}

这段代码的目的是监视用户的当前积分，如果在事务执行过程中，其他客户端改变了这个键的值（也就是用户的积分），那么 Watch 会发现这个变化并使得事务失败，返回 redis.TxFailedErr 错误。

总的来说，这段代码的目的是确保在减少用户积分的过程中，用户的积分没有被其他客户端修改。这是通过Redis的 WATCH 命令来实现的，这个命令可以将一个或多个键标记为监视，然后在执行事务之前检查这些键是否已经被修改。

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