redis中的Pipeline

程序员文章站 2022-07-13 16:47:00

...

遇到的问题

在使用redis的过程中，尤其是在做大数据“实时计算”的过程中，也许会经常遇到下列场景：比如网站每个页面的实时pv运算，使用storm（或者spark streaming）从kafka中消费实时点击流数据进行统计计算；并计算好的结果放入redis进行存储，如果redis中已经存在需要先取出来与最新统计数据相加再放入redis；另外为了减少与redis的交互次数，降低redis的存取压力，一般不会消费一条数据后就立即放入redis，而是处理一批数据后再存入redis，大致流程如下：

redis中的Pipeline

博客分类： redis大数据 redis中的pipelinejava redis pipeline

网站实时pv计算中可能比这个图的处理要更复杂些，但大致流程也就这样了。这里我们重点看下redis的相关处理，java伪代码实现如下：

public static void main(String[] args) {
        Redis redis = null;//省略redis实例化过程
        //省略storm计算过程，这里假设已经计算好，并放入一个MAP中
        Map<String,Integer> pagesPv = new HashMap();
        pagesPv.put("page_index",4);
        pagesPv.put("page_product",2);
        pagesPv.put("page_cart",3);
        pagesPv.put("page_order",1);
       
        for(String key:pagesPv.keySet()){
            redis.incrBy(key,pagesPv.get(key));//incrBy是redis中的自增操作
        }
    }

首先说下redis中的incrBy方法，可以实现数字类型的自增操作。也可以用redis的get方法先获取到老数据，然后加上新增的值，再调用redis的set方法写入redis。但这就跟redis有两次操作，这里更推荐是用incrBy。

咋一看上述代码其实没啥问题，这里Map里只有4条数据，也就是说上述的for循环需要与redis服务器之间做4次远程调用。但一个稍微知名一点的网站，每分钟可能会数万级别的访问量，对应到这个Map里可能会有数百个页面，也就是说这个真实的情况下，如果使用上述代码的话，这个for循环中与redis服务之间会有数百次远程调用操作，对redis服务来说这无疑是一笔较大的开销。讲到这里该是pipeline登场的时候了。

Pipeline是什么

Pipeline其实是redis的java客户端对redis的基本事务的调用封装。这里所谓的“基本事务”与传统的关系型数据库事务回滚不同，而是按照顺序执行一批命令，在redis中是使用MULTI和EXEC命令实现的，而Pipeline只是对这两个命令的java客户端封装而已。

在redis的客户端中执行事务分三步：首先执行MULTI命令；然后输入一批我们想要执行的其他操作（比如一批set操作），这批操作会被写到一个队列里；最后再执行EXEC命令，客户端会把这上述队列“一次性”的发生到服务端，并等待服务端返回。

再来看服务端：服务端接收到这个命令操作队列后，按照顺序一个一个执行，每个命令操作都会对应一个返回值，待队列中所有的命令都执行完成后“一次性”把这些返回值拼装成list返回给客户端。并且这个返回值list的数量和顺序与命令队列一致。整个pipeline的执行过程结束，在有redis需要命令批量执行的情况下，使用pipeline可以大大减少redis客户端与服务端交互次数，从而提升多命令的执行性能。

回到文章开头的场景，假设Map里有500个值，for循环中就是执行500次incrBy操作，对应的与服务端的交互就需要500次。如果使用pipeline，只需要交互两次即可完成，java伪代码实现如下：

public static void main(String[] args) {
        Redis redis = null;//省略redis实例化过程
        Map<String,Integer> pagesPv = new HashMap();
        pagesPv.put("page_index",4);
        pagesPv.put("page_product",2);
        pagesPv.put("page_cart",3);
        pagesPv.put("page_order",1);
 
        Pipeline pipeline = redis.pipelined();//生成新的Pipeline实例
        for(String key:pagesPv.keySet()){
            //注意这里调用Pipeline的incrBy方法，此时命令并没有执行
            pipeline.incrBy(key,pagesPv.get(key));
        }
        //执行sync方法，此时批量向服务端提交命令，并等待返回
        pipeline.sync();
}

整个过程大致分为三步：

1、通过redis.pipelined()方法，获取pipeline实例，与上述讲解中的MULTI命令对应。

2、以前调用的是redis. incrBy()方法，现在改为调用pipeline的incrBy方法，注意此时不会向服务端发起调用请求，只是把命令写入队列。

3、执行pipeline.sync()方法，与上述流程中的EXEC命令对应，此时会把第2步中的命令队列一次性的提交给服务端，并等待服务端返回。

Pipeline是非线程安全的

Pipeline能提升性能，而且使用起来也非常方便，但使用的时候一定要注意一点“Pipeline是非线程安全的”。也就是说多个线程如果公用一个Pipeline实例，会出现线程安全问题，典型的就是数据返回结果错乱。正确的用法是在每次需要用到Pipeline的地方，都新建一个实例即：

Pipeline pipeline = redis.pipelined();//生成新的Pipeline实例

为什么在多线程下是线程不安全的，其实很好理解，看下图：

redis中的Pipeline

博客分类： redis大数据 redis中的pipelinejava redis pipeline

A、B两个线程共用一个pipeline实例，同时向redis服务端提交5个命令，各自都期望收到5个返回值。但真实的结果是有一个收到10个结果，有一个会失败，这其实不是我们期望的。

在使用Spring框架的java程序中，redis的客户端对象是线程安全的，可以单例注入spring容器，在需要redis客户端的地方直接使用@Resource直接获取即可。

 
@Resource
private Redis redis;
public void method(){
redis.xxx;
}

但pipeline是非线程安全的，每次都必须新建实例,如果你的代码中出现了下列代码，请注意会有线程安全问题,请及时修正：

//错误的写法，pipeline被单例注入了spring容器，全局复用
@Resource
private Pipeline pipeline;
public void method(){
pipeline.xxx;
}

Spring中Pipeline的正确用法：

 
@Resource
private Redis redis;
public void method(){
    Pipeline pipeline = redis.pipelined();//生成新的Pipeline实例
    pipeline.xxx;//多个操作
    pipeline. sync();
}

最后提一点，Pipeline是一次提交一个队列给服务端，这个队列如果太大会占用更多内存，以及增加网络传输时间。所以 Pipeline里一次提交的命令数也不要太多，根据实际数据量大小一般几百条还是可以的。

好了，关于redis中的pipeline就总结到这里。

出处