Redis批量查询的四种方式详解_Redis

引言

在高并发场景下，巧妙地利用缓存批量查询技巧能够显著提高系统性能。

在笔者看来，熟练掌握细粒度的缓存使用是每位架构师必备的技能。因此，在本文中，我们将深入探讨 redis 中批量查询的一些技巧，希望能够给你带来一些启发。

1.为什么需要批量执行命令

下图展示了客户端与服务端交互的流程：

每次客户端发送一个一个请求命令，redis 服务端接收到命令后，将命令放在队列内，一个一个命令执行，并将结果返回。

批量执行命令有三点优势：

提高命令执行效率

减少了网络延迟，从而提高了 redis 服务器的响应速度。批量执行减少了每个命令的单独网络传输开销，有效降低了往返时间（rtt）。

简化客户端逻辑

通过将多个命令封装成一个操作，客户端的处理逻辑变得更加简洁和清晰。这使得客户端代码更易读、易维护。

提升事务性能

批量执行命令能够确保一组命令在同一时间内执行，从而提高了事务的性能。这对于需要保持原子性的操作尤为重要，确保一组命令要么全部执行成功，要么全部失败。

接下来，我们详细讲解批量查询的四种方式。

字符串 mget命令
哈希表 hmget命令
管道技术
lua 脚本

2.字符串 mget命令

mget 是 redis 中的一个命令，用于批量获取多个字符串键的值。它接受一个或多个键作为参数，返回与这些键关联的值。

以下是一个简要的描述：

key1, key2, ..., keyn：要获取值的键列表。
mget 返回一个包含相应值的列表，如果键不存在，则对应的位置返回 nil。

该命令主要用于一次性获取多个键的值，可以减少多次单独查询的开销，提高效率。

接下来，我们展示 springboot 项目展示如何使用 mget 命令。

图中，我们分别设置（key：a , b , c）三个 key 的值，然后定义一个列表对象 keys，列表中包含了一个不存在的键 "d"。

当我们使用 multiget 命令查看结果时，发现返回的结果是一个列表对象，列表对象的大小是 4，同时第三个对象值为 null ，也就是键 “d” 对应的值为 nil。

3.哈希表 hmget命令

hmget 是 redis 中的命令之一，用于获取哈希表中指定字段的值。

它接受一个哈希表的键以及一个或多个字段名作为参数，返回与这些字段名关联的值。以下是 hmget 命令的基本语法：

如果给定的域不存在于哈希表，那么返回一个 nil 值。

因为不存在的 key 被当作一个空哈希表来处理，所以对一个不存在的 key 进行 hmget 操作将返回一个只带有 nil 值的表。

接下来，我们展示 springboot 项目展示如何使用 hmget 命令。

首先分别设置键为 "myhashkey" 下的三个字段（field）的值，然后定义需要查询的字段集合 fields ，最后调用哈希表的 hmget 命令。

和 mget命令的结果类似，spring data redis 会将结果封装成 list 对象，列表对象的大小是 4，同时第三个对象值为 null ，因为字段 “d” 对应的值为 nil。

4.管道技术

redis pipeline（管道）命令是一种优化网络通信的技术，可以将多个命令一次性发送给 redis 服务器，可以减少客户端与 redis 服务器之间的网络通信次数。

客户端将多个命令一次性发送给 redis 服务器，redis 服务器缓存这些命令，并一次性执行，最后将执行结果一次性返回给客户端。

通过使用 redis pipeline，显而易见的好处是避免了在每个命令执行时都进行一次网络通信，从而显著降低了时间开销。

1 次 pipeline（n条命令） = 1 次网络时间 + 执行n 条命令时间

接下来，我们展示 springboot 项目展示如何使用 pipeline 管道命令。

首先分别设置三个键（key：a, b, c）的值，然后分别设置键为 "myhashkey" 下的三个字段（field）的值，最后调用 pipeline 执行多个命令，并获取结果。

需要注意的是：

redis cluster 中 pipeline 命令操作可能无法保证原子性！

由于 redis cluster 采用的是分片机制，这些键无法保证所有的 key 都在同一区域的哈希槽上。因此，即使使用了 pipeline，每个命令仍可能在不同的节点上进行处理，导致多个命令的执行不在同一时刻。

pipeline 能执行有依赖关系的命令吗？

不可以。如果 pipeline 中后一个命令的执行依赖于前一个命令的执行结果，pipeline 无法满足这样的需求。

pipeline 对发送的命令有数量限制吗？

虽然命令可以一次性发给 redis 服务端，但是考虑到带宽等情况，建议不要超过500个命令，或者根据实际命令的数据类型和大小进行调整。这样可以避免潜在的性能问题。

5.lua 脚本

redis lua 脚本是一种在 redis 服务器上执行的脚本语言，基于 lua 编程语言。

这种脚本可以包含多个 redis 命令，而且它们在 redis 服务器上以原子性操作的方式执行。通过使用 lua 脚本，你可以在服务器端执行一系列的 redis 命令，而不需要将它们一条一条地发送到服务器。

redis 执行 lua 脚本有两种执行方式：eval 和 evalsha 。

5.1 eval

eval命令的执行过程主要可以分为三个步骤：

根据客户端提供的 lua 脚本，在 lua 环境中定义一个 lua 函数。
lua 函数的名称实际上是以 "f_" 为前缀加上脚本本身计算出的 sha1 值，例如 f_ddfsdfjgjbg33rndgj00，其中 sha1 的长度为40字符。函数体则是脚本本身。
将客户端提供的脚本保存到 lua_scripts 字典中。简单来说，就是添加一个键值对，其中键是 lua 脚本的 sha1 校验和，值是 lua 脚本本身。这主要是为了以后能够复用这个脚本。
执行第一步在 lua 环境中定义的函数，从而执行客户端提供的 lua 脚本。这个过程利用了在步骤二中保存的 sha1 校验和来调用对应的 lua 函数。

这个流程使得 redis 能够高效地处理客户端提供的 lua 脚本，同时通过缓存 sha1 校验和，可以减少重复传输脚本的开销，提高效率。

在redis中，使用了 key 列表和参数列表来为lua脚本提供更多的灵活性，执行 eval 命令的格式为：