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Redis 批量操作 pipeline 模式

程序员大白

共 537字，需浏览 2分钟

 ·

2021-12-12 23:28

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业务场景

       项目中场景需要get一批key的value，因为redis的get操作(不单单是get命令)是阻塞的，如果循环取值的话，就算是内网，耗时也是巨大的。所以想到了redis的pipeline命令。


pipeline简介

  • 非pipeline：client一个请求，redis server一个响应，期间client阻塞

  • Pipeline：redis的管道命令，允许client将多个请求依次发给服务器（redis的客户端，如jedisCluster，lettuce等都实现了对pipeline的封装），过程中而不需要等待请求的回复，在最后再一并读取结果即可。


单机版

单机版比较简单，批量获取

1//换成真实的redis实例
2Jedis jedis = new Jedis();
3//获取管道
4Pipeline p = jedis.pipelined();
5for (int i = 0; i < 10000; i++) {
6    p.get("key_" + i);
7}
8//获取结果
9List<Object> results = p.syncAndReturnAll();

批量插入

1String key = "key";
2Jedis jedis = new Jedis();
3Pipeline p = jedis.pipelined();
4List<String> cacheData = .... //要插入的数据列表
5for(String data: cacheData ){
6    p.hset(key, data);
7}
8p.sync();
9jedis.close();


集群版

实际上遇到的问题是，项目上所用到的Redis是集群，初始化的时候使用的类是 JedisCluster 而不是 Jedis。去查了 JedisCluster 的文档，并没有发现提供有像 Jedis 一样的获取 Pipeline对象的 pipelined() 方法。解决方案：

Redis 集群规范有说: Redis 集群的键空间被分割为 16384 个槽（slot）， 集群的最大节点数量也是 16384 个。每个主节点都负责处理 16384 个哈希槽的其中一部分。当我们说一个集群处于“稳定”（stable）状态时， 指的是集群没有在执行重配置（reconfiguration）操作， 每个哈希槽都只由一个节点进行处理。所以可以根据要插入的 key 知道这个 key 所对应的槽的号码，再通过这个槽的号码从集群中找到对应 Jedis。具体实现如下：

1//初始化得到了jedis cluster, 如何获取HostAndPort集合代码就不写了
2Set nodes = .....
3JedisCluster jedisCluster = new JedisCluster(nodes);
4
5Map<String, JedisPool> nodeMap = jedisCluster.getClusterNodes();
6String anyHost = nodeMap.keySet().iterator().next();
7
8//getSlotHostMap方法在下面有
9TreeMapString> slotHostMap = getSlotHostMap(anyHost); 

 

 1private static TreeMapString> getSlotHostMap(String anyHostAndPortStr) {
 2        TreeMapString> tree = new TreeMapString>();
 3        String parts[] = anyHostAndPortStr.split(":");
 4        HostAndPort anyHostAndPort = new HostAndPort(parts[0], Integer.parseInt(parts[1]));
 5        try{
 6            Jedis jedis = new Jedis(anyHostAndPort.getHost(), anyHostAndPort.getPort());
 7            List<Object> list = jedis.clusterSlots();
 8            for (Object object : list) {
 9                List<Object> list1 = (List<Object>) object;
10                List<Object> master = (List<Object>) list1.get(2);
11                String hostAndPort = new String((byte[]) master.get(0)) + ":" + master.get(1);
12                tree.put((Long) list1.get(0), hostAndPort);
13                tree.put((Long) list1.get(1), hostAndPort);
14            }
15            jedis.close();
16        }catch(Exception e){
17
18        }
19        return tree;
20}

 上面这几步可以在初始化的时候就完成。不需要每次都调用， 把nodeMap和slotHostMap都定义为静态变量。

1//获取槽号
2int slot = JedisClusterCRC16.getSlot(key); 
3//获取到对应的Jedis对象
4Map.EntryString> entry = slotHostMap.lowerEntry(Long.valueOf(slot));
5Jedis jedis = nodeMap.get(entry.getValue()).getResource();

建议上面这步操作可以封装成一个静态方法。比如命名为 public static Jedis getJedisByKey(String key) 之类的。意思就是在集群中, 通过key获取到这个key所对应的Jedis对象。这样再通过上面的 jedis.pipelined(); 来就可以进行批量插入了。以下是一个比较完整的封装

  1import redis.clients.jedis.*;
  3import redis.clients.jedis.exceptions.JedisMovedDataException;
  4import redis.clients.jedis.exceptions.JedisRedirectionException;
  5import redis.clients.util.JedisClusterCRC16;
  6import redis.clients.util.SafeEncoder;
  7
  8import java.io.Closeable;
  9import java.lang.reflect.Field;
 10import java.util.*;
 11import java.util.function.BiConsumer;
 12
 14public class JedisClusterPipeline extends PipelineBase implements Closeable {
 15
 16    /**
 17     * 用于获取 JedisClusterInfoCache
 18     */
 19    private JedisSlotBasedConnectionHandler connectionHandler;
 20    /**
 21     * 根据hash值获取连接
 22     */
 23    private JedisClusterInfoCache clusterInfoCache;
 24
 25    /**
 26     * 也可以去继承JedisCluster和JedisSlotBasedConnectionHandler来提供访问接口
 27     * JedisCluster继承于BinaryJedisCluster
 28     * 在BinaryJedisCluster，connectionHandler属性protected修饰的，所以需要反射
 29     *
 30     *
 31     * 而 JedisClusterInfoCache 属性在JedisClusterConnectionHandler中，但是这个类是抽象类，
 32     * 但它有一个实现类JedisSlotBasedConnectionHandler
 33     */
 34    private static final Field FIELD_CONNECTION_HANDLER;
 35    private static final Field FIELD_CACHE;
 36    static {
 37        FIELD_CONNECTION_HANDLER = getField(BinaryJedisCluster.class, "connectionHandler");
 38        FIELD_CACHE = getField(JedisClusterConnectionHandler.class, "cache");
 39    }
 40
 41    /**
 42     * 根据顺序存储每个命令对应的Client
 43     */
 44    private Queue clients = new LinkedList<>();
 45    /**
 46     * 用于缓存连接
 47     * 一次pipeline过程中使用到的jedis缓存
 48     */
 49    private Map jedisMap = new HashMap<>();
 50    /**
 51     * 是否有数据在缓存区
 52     */
 53    private boolean hasDataInBuf = false;
 54
 55    /**
 56     * 根据jedisCluster实例生成对应的JedisClusterPipeline
 57     * 通过此方式获取pipeline进行操作的话必须调用close()关闭管道
 58     * 调用本类里pipelineXX方法则不用close(),但建议最好还是在finally里调用一下close()
 59     * @param
 60     * @return
 61     */
 62    public static JedisClusterPipeline pipelined(JedisCluster jedisCluster) {
 63        JedisClusterPipeline pipeline = new JedisClusterPipeline();
 64        pipeline.setJedisCluster(jedisCluster);
 65        return pipeline;
 66    }
 67
 68    public JedisClusterPipeline() {
 69    }
 70
 71    public void setJedisCluster(JedisCluster jedis) {
 72        connectionHandler = getValue(jedis, FIELD_CONNECTION_HANDLER);
 73        clusterInfoCache = getValue(connectionHandler, FIELD_CACHE);
 74    }
 75
 76    /**
 77     * 刷新集群信息，当集群信息发生变更时调用
 78     * @param
 79     * @return
 80     */
 81    public void refreshCluster() {
 82        connectionHandler.renewSlotCache();
 83    }
 84
 85    /**
 86     * 同步读取所有数据. 与syncAndReturnAll()相比，sync()只是没有对数据做反序列化
 87     */
 88    public void sync() {
 89        innerSync(null);
 90    }
 91
 92    /**
 93     * 同步读取所有数据 并按命令顺序返回一个列表
 94     *
 95     * @return 按照命令的顺序返回所有的数据
 96     */
 97    public List syncAndReturnAll() {
 98        List responseList = new ArrayList<>();
 99
100        innerSync(responseList);
101
102        return responseList;
103    }
104
105    @Override
106    public void close() {
107        clean();
108        clients.clear();
109        for (Jedis jedis : jedisMap.values()) {
110            if (hasDataInBuf) {
111                flushCachedData(jedis);
112            }
113            jedis.close();
114        }
115        jedisMap.clear();
116        hasDataInBuf = false;
117    }
118
119    private void flushCachedData(Jedis jedis) {
120        try {
121            jedis.getClient().getAll();
122        } catch (RuntimeException ex) {
123        }
124    }
125
126    @Override
127    protected Client getClient(String key) {
128        byte[] bKey = SafeEncoder.encode(key);
129        return getClient(bKey);
130    }
131
132    @Override
133    protected Client getClient(byte[] key) {
134        Jedis jedis = getJedis(JedisClusterCRC16.getSlot(key));
135        Client client = jedis.getClient();
136        clients.add(client);
137        return client;
138    }
139
140    private Jedis getJedis(int slot) {
141        JedisPool pool = clusterInfoCache.getSlotPool(slot);
142        // 根据pool从缓存中获取Jedis
143        Jedis jedis = jedisMap.get(pool);
144        if (null == jedis) {
145            jedis = pool.getResource();
146            jedisMap.put(pool, jedis);
147        }
148        hasDataInBuf = true;
149        return jedis;
150    }
151
152    public static void pipelineSetEx(String[] keys, String[] values, int[] exps,JedisCluster jedisCluster) {
153        operate(new Command() {
154            @Override
155            public List execute() {
156                JedisClusterPipeline p = pipelined(jedisCluster);
157                for (int i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
158                    p.setex(keys[i], exps[i], values[i]);
159                }
160                return p.syncAndReturnAll();
161            }
162        });
163    }
164
165    public static List> pipelineHgetAll(String[] keys,JedisCluster jedisCluster) {
166        return operate(new Command() {
167            @Override
168            public List execute() {
169                JedisClusterPipeline p = pipelined(jedisCluster);
170                for (int i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
171                    p.hgetAll(keys[i]);
172                }
173                return p.syncAndReturnAll();
174            }
175        });
176    }
177
178    public static List pipelineSismember(String[] keys, String members,JedisCluster jedisCluster) {
179        return operate(new Command() {
180            @Override
181            public List execute() {
182                JedisClusterPipeline p = pipelined(jedisCluster);
183                for (int i = 0, len = keys.length; i < len; i++) {
184                    p.sismember(keys[i], members);
185                }
186                return p.syncAndReturnAll();
187            }
188        });
189    }
190
191    public static  List pipeline(BiConsumer function, O obj,JedisCluster jedisCluster) {
192        return operate(new Command() {
193            @Override
194            public List execute() {
195                JedisClusterPipeline jcp = JedisClusterPipeline.pipelined(jedisCluster);
196                function.accept(obj, jcp);
197                return jcp.syncAndReturnAll();
198            }
199        });
200    }
201
202    private void innerSync(List formatted) {
203        HashSet clientSet = new HashSet<>();
204        try {
205            for (Client client : clients) {
206                // 在sync()调用时其实是不需要解析结果数据的，但是如果不调用get方法，发生了JedisMovedDataException这样的错误应用是不知道的，因此需要调用get()来触发错误。
207                // 其实如果Response的data属性可以直接获取，可以省掉解析数据的时间，然而它并没有提供对应方法，要获取data属性就得用反射，不想再反射了，所以就这样了
208                Object data = generateResponse(client.getOne()).get();
209                if (null != formatted) {
210                    formatted.add(data);
211                }
212                // size相同说明所有的client都已经添加，就不用再调用add方法了
213                if (clientSet.size() != jedisMap.size()) {
214                    clientSet.add(client);
215                }
216            }
217        } catch (JedisRedirectionException jre) {
218            if (jre instanceof JedisMovedDataException) {
219                // if MOVED redirection occurred, rebuilds cluster's slot cache,
220                // recommended by Redis cluster specification
221                refreshCluster();
222            }
223
224            throw jre;
225        } finally {
226            if (clientSet.size() != jedisMap.size()) {
227                // 所有还没有执行过的client要保证执行(flush)，防止放回连接池后后面的命令被污染
228                for (Jedis jedis : jedisMap.values()) {
229                    if (clientSet.contains(jedis.getClient())) {
230                        continue;
231                    }
232                    flushCachedData(jedis);
233                }
234            }
235            hasDataInBuf = false;
236            close();
237        }
238    }
239
240    private static Field getField(Class cls, String fieldName) {
241        try {
242            Field field = cls.getDeclaredField(fieldName);
243            field.setAccessible(true);
244            return field;
245        } catch (NoSuchFieldException | SecurityException e) {
246            throw new RuntimeException("cannot find or access field '" + fieldName + "' from " + cls.getName(), e);
247        }
248    }
249
250    @SuppressWarnings({"unchecked" })
251    private static  T getValue(Object obj, Field field) {
252        try {
253            return (T)field.get(obj);
254        } catch (IllegalArgumentException | IllegalAccessException e) {
257            throw new RuntimeException(e);
258        }
259    }
260
261    private static  T operate(Command command) {
262        try  {
263            return command.execute();
264        } catch (Exception e) {
266            throw new RuntimeException(e);
267        }
268    }
269
270    interface Command {
271        /**
272         * 具体执行命令
273         *
274         * @param 
275         * @return
276         */
277         T execute();
278    }
279}
使用例子
 1    public Object testPipelineOperate() {
 2        //        String[] keys = {"dylan1","dylan2"};
 3        //        String[] values = {"dylan1-v1","dylan2-v2"};
 4        //        int[] exps = {100,200};
 5        //        JedisClusterPipeline.pipelineSetEx(keys, values, exps, jedisCluster);
 6        long start = System.currentTimeMillis();
 7
 8        List<String> keyList = new ArrayList<>();
 9        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
10            keyList.add(i + "");
11        }
12        //        List pipeline = JedisClusterPipeline.pipeline(this::getValue, keyList, jedisCluster);
13        //        List pipeline = JedisClusterPipeline.pipeline(this::getHashValue, keyList, jedisCluster);
14        String[] keys = {"dylan-test1", "dylan-test2"};
15
16        List<Map<String, String>> all = JedisClusterPipeline.pipelineHgetAll(keys, jedisCluster);
17        long end = System.currentTimeMillis();
18        System.out.println("testPipelineOperate cost:" + (end-start));
19
20        return Response.success(all);
21    }

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