Redis实战(6)-数据结构Set实战之获取随机乱序唯一的试卷题目

概述：本系列博文所涉及的相关内容来源于debug亲自录制的实战课程：缓存中间件Redis技术入门与应用场景实战（SpringBoot2.x + 抢红包系统设计与实战），感兴趣的小伙伴可以点击自行前往学习（毕竟以视频的形式来掌握技术 会更快！） ，文章所属专栏：缓存中间件Redis技术入门与实战

摘要：缓存中间件Redis拥有许多丰富、重要且有趣的数据结构，集合Set便是其中的一个佼佼者，其核心特性跟JavaSE集合体系中的Set几乎一毛一样，即“无序”且“唯一”，当我们向集合Set伸手要一个元素时，其底层会随机地给我们发一个元素！本文我们将继续给各位小伙伴介绍并实战另外一种典型的业务场景~从“考试系统”中获取随机、乱序且唯一的试卷题目列表。

内容：“考试”对于很多小伙伴来说应该并不陌生，像小学升初中考试、高中升大学考试、大学期间的各种各样的考试、如今许多人报名学车“科目一”的考试 以及 各种培训考证涉及的考试等等，或多或少相信大家都有经历过！

一份试卷，其核心就在于“题目”，对于监考方以及出题方而言，如何降低学员考试期间的“作弊”率则是最令人头疼的问题，不知什么时候，有位“人才”想出了一种颇有成效的方法，那就是“尽量让每位考生拿到的试卷题目是一样的（当然啦，题目总数是一样）”

现在大部分的“在线考试系统”也几乎是采取了这种方式，即考生成功登录“考试系统”后，展现在每个考生面前的试卷题目几乎是不一样的 又或者 题目是一样的，但是不同考生的题目顺序却完全是不一样的，即有差异性！有时候细想这种方式，不得不说真是一种不错的 用于预防考生现场交头接耳作弊 的法子（真TN是个天才！），

接下来，我们将基于缓存中间件Redis的集合Set实战实现“在线考试系统”中这一典型的业务场景，即获取随机、唯一且乱序的试卷题目列表，其核心业务流程如下图所示：

从该业务流程图中，我们将主要做两件事情：

A、项目启动后从数据库DB中拉出所有的试卷题目列表，并将其塞入缓存Set集合中

B、开发一请求方法，用于从缓存中获取随机、无序且唯一的 N 道试题，并将其返回给当前成功登录考试系统的考生！

（1）工欲善其事，同样也是必先利其器，首先我们需要建立一数据库表“试卷题目表”，用于存储管理员新增的题目信息，其DDL如下所示：

CREATE TABLE `problem` (
  `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `title` varchar(150) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '问题标题',
  `choice_a` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '选项A',
  `choice_b` varchar(100) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '选项B',
  `is_active` tinyint(4) DEFAULT '1' COMMENT '是否有效(1=是;0=否)',
  `order_by` tinyint(4) DEFAULT '0' COMMENT '排序',  PRIMARY KEY (`id`),
  UNIQUE KEY `idx_title` (`title`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='试卷题目表';

采用Mybatis逆向工程或者代码生成器可生成该数据库表的Entity实体类、Mapper操作接口以及用于操作动态SQL的Mapper.xml。除此之外，我们还在该数据库表中新增了一系列的题目（算是测试用例），如下图所示：

（2）紧接着，我们开发一个 ProblemService服务类，实现“项目启动后前往数据库DB拉取试卷题目列表，并将其塞入缓存集合Set中去”！同时，也在该服务类ProblemService中实现“从缓存集合Set中获取随机、乱序且唯一的N道题目列表”，其完整源代码如下所示：

/**试卷题目服务
 * @Author:debug (SteadyJack)
 * @Link: weixin-> debug0868 qq-> 1948831260
**/
@Service
public class ProblemService {
    private static final Logger log= LoggerFactory.getLogger(ProblemService.class);
    @Autowired
    private ProblemMapper problemMapper;
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;
    //TODO:项目启动拉取出数据库中的题库，并塞入缓存Set集合中
    @PostConstruct
    public void init(){
        initDBToCache();
    }
    //TODO:拉取出数据库中的所有题目列表，并塞入缓存Set集合中
    private void initDBToCache(){
        try {
            
 
                 //redisTemplate.delete(Arrays.asList(Constant.RedisSetProblemKey,Constant.RedisSetProblemsKey));
            SetOperations setOperations=redisTemplate.opsForSet();
            Set set=problemMapper.getAll();
            if (set!=null && !set.isEmpty()){
                set.forEach(problem -> setOperations.add(Constant.RedisSetProblemKey,problem));
                set.forEach(problem -> setOperations.add(Constant.RedisSetProblemsKey,problem));
            }
        }catch (Exception e){
            log.error("项目启动拉取出数据库中的题库，并塞入缓存Set集合中-发生异常：",e.fillInStackTrace());
        }
    }
    //TODO:从缓存中获取随机的、乱序的试题列表
    public Set getRandomEntitys(Integer total){
        Set problems=Sets.newHashSet();
        try {
            SetOperations setOperations=redisTemplate.opsForSet();
            problems=setOperations.distinctRandomMembers(Constant.RedisSetProblemsKey,total);
        }catch (Exception e){
            log.error("从缓存中获取随机的、乱序的试题列表-发生异常：",e.fillInStackTrace());
        }
        return problems;
    }
}

（3）之后，我们需要在SetController中开发一个请求方法，实现“考生成功登录后，从缓存集合Set中获取随机、无序且唯一的N道题目”，其完整源代码如下所示：  

      //TODO:取出(不移除)随机问题库-固定数量的随机试卷题目
    @RequestMapping(value = "problems/random",method = RequestMethod.GET)
    public BaseResponse getRandomProblems(@RequestParam Integer total){
        if (total<=0){
            return new BaseResponse(StatusCode.InvalidParams);
        }
        BaseResponse response=new BaseResponse(StatusCode.Success);
        try {
            response.setData(setService.getRandomProblems(total));
        }catch (Exception e){
            response=new BaseResponse(StatusCode.Fail.getCode(),e.getMessage());
        }
        return response;
    }

其中，setService.getRandomProblems(total) 即为“从缓存集合Set中获取随机的total道题目列表”，其源代码如下所示：  

     //TODO:从问题库中取出固定数量的随机的、乱序试题列表
    public Set getRandomProblems(Integer total) throws Exception{
        return problemService.getRandomEntitys(total);
    }

最终你会发现“前面巴拉巴拉说了一大堆，核心重点就只是调用了SetOperations”中的这一API/方法：  

setOperations.distinctRandomMembers(Constant.RedisSetProblemsKey,total);

即对应着Redis中Set的SRANDMEMBER命令！该命令的作用以及用法我们在上一篇文章中已经介绍过了，如下图所示：

最后，我们打开Postman对其进行一波测试，如下几张图所示：

好了，本篇文章我们就介绍到这里了，建议各位小伙伴一定要照着文章提供的样例代码撸一撸，只有撸过才能知道这玩意是咋用的，否则就成了“空谈者”！对Redis相关技术栈以及实际应用场景实战感兴趣的小伙伴可以咱们51cto学院 debug亲自录制的课程进行学习：缓存中间件Redis技术入门与应用场景实战（SpringBoot2.x + 抢红包系统设计与实战）

补充：

1、本文涉及到的相关的源代码可以到此地址，check出来进行查看学习：https://gitee.com/steadyjack/SpringBootRedis

2、目前debug已将本文所涉及的内容整理录制成视频教程，感兴趣的小伙伴可以前往观看学习：https://edu.51cto.com/course/20384.html