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Redis缓存不仅仅是存储,看看它怎么玩出新花样和场景应用

(引用来源:阿里云开发者社区、Redis官方博客、多位资深技术博主的实践经验分享)

Redis缓存不仅仅是存储,看看它怎么玩出新花样和场景应用

一提到Redis,很多人第一反应就是“缓存”,没错,用它来存储频繁读取的数据,减轻数据库压力,是Redis最经典、最普遍的用法,但如果你认为Redis只是个简单的缓存工具,那就大大低估了它的能力,它更像是一把多功能的瑞士军刀,在不同的场景下能玩出各种令人惊喜的花样。

充当“交通警察”,防止资源被挤爆

在高并发场景下,比如秒杀商品、抢购门票,如果没有控制,瞬间会有海量请求涌向数据库,导致系统崩溃,Redis的单线程特性和极高的速度,让它成为绝佳的“交通警察”。

Redis缓存不仅仅是存储,看看它怎么玩出新花样和场景应用

(引用来源:多位电商平台架构师案例分享)具体做法是,利用Redis的原子操作(例如DECR命令),在秒杀开始前,先把商品库存数量设置到Redis中,每个用户请求过来时,都先让Redis对这个库存数进行减一操作,这个操作是原子的,意味着同一时刻只有一个请求能成功减库存,如果减完后库存大于等于0,说明抢购成功,后续再完成下单流程;如果减成了负数,则直接返回“已售罄”,这样,绝大部分的并发判断压力都由Redis承担了,数据库只处理真正有效的订单,从而保证了系统的稳定性,这比在应用层或者数据库层用锁要高效和简单得多。

充当“消息驿站”,实现服务间松耦合

在现代的微服务架构中,服务之间经常需要通信,如果服务A直接调用服务B,那么服务B一旦故障或繁忙,就会直接影响服务A,这时,Redis的“发布/订阅”模式就可以作为一个简单的消息队列来使用。

(引用来源:Redis官方文档对Pub/Sub模式的介绍)可以把Redis想象成一个公告板,服务A不需要知道服务B在哪里,它只需要把一条消息“发布”到Redis的某个特定频道上,而服务B则可以提前“订阅”这个频道,一旦有消息发布到这个频道,Redis就会自动将消息推送给所有订阅了该频道的服务B,这样,服务A和服务B就解耦了,它们不需要同时在线,也不需要知道彼此的存在,只需要共同信任Redis这个“消息驿站”即可,虽然它不如专业的消息队列软件(如Kafka、RabbitMQ)功能强大,但对于一些实时性要求高、消息量不是天量的简单场景,非常轻量和高效。

Redis缓存不仅仅是存储,看看它怎么玩出新花样和场景应用

充当“排行榜神器”,实时更新一目了然

无论是游戏里的玩家积分榜,还是视频网站的热播榜,都需要实时更新和展示,如果用数据库来做,频繁的排序和查询会是巨大的负担,Redis天生就适合干这个。

(引用来源:技术博客中关于游戏排行榜的实现方案)Redis提供了一种叫“有序集合”的数据结构,你可以把每个用户ID作为成员,把他的积分(比如游戏得分、视频播放量)作为分数存进去,神奇的是,Redis会自动根据分数为所有成员排序,当你需要获取前十名时,一个命令就能瞬间拿到结果,当某个用户的积分发生变化时,只需要更新一下他的分数,排序会自动调整,这种效率是传统数据库难以比拟的,可以轻松支撑百万甚至千万量级的实时排行榜。

充当“用户行为记录本”,实现精准控制

Redis缓存不仅仅是存储,看看它怎么玩出新花样和场景应用

很多业务场景需要对用户行为进行限制,防止用户频繁发送短信验证码、限制同一IP地址的登录尝试次数、记录用户最近的浏览记录等,Redis的“键值过期”特性在这里大显身手。

(引用来源:常见业务安全风控方案)限制用户一小时内只能获取三次短信验证码,可以在用户请求发送短信时,以用户手机号为键,在Redis中记录一个值(比如计数1),并设置这个键一小时后自动过期,每次请求时,先检查这个键的值,如果小于3,就允许发送并将计数加1;如果已达到3次,则拒绝发送,Redis自动过期的机制省去了我们手动清理数据的麻烦,使得这类控制逻辑变得非常简洁和可靠,同样,用户最近浏览的10个商品,也可以用列表结构存储,并控制列表长度,轻松实现“浏览历史”功能。

充当“分布式锁的协调员”,保证数据一致性

在分布式系统中,多个服务实例可能需要同时操作同一份数据(比如修改同一个用户的账户余额),为了避免数据错乱,需要一种机制来保证在同一时间只有一个实例能进行操作,这就是分布式锁。

(引用来源:Redis官方推荐的分布式锁实现方案RedLock)Redis因其高性能和原子操作,常被用来实现简单的分布式锁,核心思想是:一个服务实例在操作数据前,先尝试在Redis中创建一个特定的键值对,如果创建成功(说明之前没有锁),就获得了锁,可以执行业务操作,操作完成后主动删除这个键(释放锁),如果创建失败(键已存在),说明锁已被其他实例持有,就需要等待或放弃,通过给这个键设置一个合理的过期时间,可以避免因为服务崩溃而导致锁永远无法释放的问题,虽然实现一个绝对可靠的分布式锁很复杂,但Redis为大多数常见场景提供了一个非常实用的基础方案。

Redis早已超越了简单的缓存范畴,它的多种数据结构和原子操作,使其在并发控制、异步消息、实时计算、行为追踪和系统协调等领域都能发挥关键作用,理解这些“新花样”,能帮助我们在设计系统时多一种灵活、高效的解决方案,让Redis真正成为我们手中解决实际问题的“神兵利器”。