【Redis】Pub/Sub(发布/订阅)

前言 

Pub/Sub(发布/订阅)是一种消息传递模式,其中消息发送者(发布者)将消息发布到一个或多个主题(topics)或频道(channels),而消息接收者(订阅者)订阅特定的主题或频道以接收消息。

在Pub/Sub模式中,发布者和订阅者不直接通信,而是通过一个中介(通常称为消息代理或消息中间件)进行通信。发布者将消息发送到消息代理,消息代理将消息存储在某个地方,并根据订阅者的订阅列表将消息推送给相应的订阅者。

Pub/Sub模式具有以下优点:

  1. 异步:发布者和订阅者可以在不同的时间、不同的地点发送和接收消息,从而实现异步通信。
  2. 解耦:发布者和订阅者不需要知道彼此的存在,只需要知道消息代理的存在,从而降低了耦合度。
  3. 广播:发布者可以将消息发送给多个订阅者,从而实现广播效果。
  4. 负载均衡:订阅者可以从多个消息代理中接收消息,从而实现负载均衡的效果。

常见的Pub/Sub框架包括:

  1. Apache Kafka:一个分布式流处理平台,支持高吞吐量的Pub/Sub消息传递,可用于数据集成、流处理、事件驱动等场景。
  2. RabbitMQ:一个开源的消息代理和消息传递系统,支持多种消息协议,包括AMQP、MQTT和STOMP等。
  3. Redis:一个内存中的数据结构存储系统,也支持Pub/Sub功能,可用于实现实时通信和广播。
  4. NSQ:一个分布式消息传递系统,基于Go语言编写,支持高吞吐量的Pub/Sub消息传递,可用于实时数据流处理、事件驱动等场景。
  5. ZeroMQ:一个简单、高性能的消息传递库,支持多种消息模式,包括Pub/Sub、Push/Pull、REQ/REP等,可用于构建高性能的分布式系统。

Pub/Sub相关流程图

【Redis】Pub/Sub(发布/订阅)_第1张图片

Pub/Sub功能相关的命令 

Redis中的Pub/Sub功能相关的命令:

  • PSUBSCRIBE:订阅一个或多个符合给定模式的频道。
  • PUBLISH:向一个或多个频道发布消息。
  • PUBSUB:返回一个或多个给定频道的订阅者数量。

           1:PUBSUB CHANNELS pattern]:返回一个或多个匹配给定模式的频道的列表。

           2:PUBSUB NUMSUB[channel-1 ... channel-N]:返回一个或多个给定频道的订阅者数量。

           3:PUBSUB NUMPAT:返回当前已订阅模式的数量。

  • PUNSUBSCRIBE:取消订阅所有频道。
  • SUBSCRIBE:订阅一个或多个频道。
  • UNSUBSCRIBE:取消订阅指定的频道。

这些命令用于在Redis中实现发布/订阅模式,使消息的发布者和订阅者能够通过中介进行异步通信。

SUBSCRIBE(订阅一个或多个频道)

说明

1、语法

SUBSCRIBE channel [channel ...]
  •  订阅给定的一个或多个频道的信息。

2、时间复杂度

  • O(N),其中 N 是订阅的频道的数量。

3、返回值

  • 接收到的信息(见下面的代码说明)。

 示例

  • 执行 SUBSCRIBE 之后的反馈信息
127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE msg chatroom
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"      # 返回值的类型:显示订阅成功
2) "msg"            # 订阅的频道名字
3) (integer) 1      # 目前已订阅的频道数量

1) "subscribe"
2) "chatroom"
3) (integer) 2


  •  接收到的信息
127.0.0.1:6379>  SUBSCRIBE msg chatroom
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"      # 返回值的类型:显示订阅成功
2) "msg"            # 订阅的频道名字
3) (integer) 1      # 目前已订阅的频道数量

1) "subscribe"
2) "chatroom"
3) (integer) 2


# 接收到的信息,如下↓
1) "message"        # 返回值的类型:信息
2) "msg"            # 来源(从那个频道发送过来)
3) "hello redis"    # 信息内容

1) "message"
2) "msg"
3) "news"

PUBLISH(向一个或多个频道发布消息)

说明

1、语法

PUBLISH channel message
  • 将信息 message 发送到指定的频道 channel 。

2、时间复杂度

  • O(N+M),其中 N 是频道 channel 的订阅者数量,而 M 则是使用模式订阅(subscribed patterns)的客户端的数量。

3、返回值

  • 接收到信息 message 的订阅者数量。

 示例

# 对没有订阅者的频道发送信息
127.0.0.1:6379> PUBLISH no_channel "is anybody there ?"
(integer) 0


# 向有一个订阅者的频道发送信息
127.0.0.1:6379> PUBLISH msg "good morning"
(integer) 1


# 向有多个订阅者的频道发送信息
127.0.0.1:6379> PUBLISH chatroom "good morning"
(integer) 3
127.0.0.1:6379>

【Redis】Pub/Sub(发布/订阅)_第2张图片

PUBSUB

1、PUBSUB CHANNELS pattern](返回一个或多个匹配给定模式的频道的列表)

说明

1.1、语法

PUBSUB CHANNELS pattern]
  • 列出当前的活跃频道。
  • 活跃频道指的是那些至少有一个订阅者的频道, 订阅模式的客户端不计算在内。

1.2、pattern 参数是可选的

  • 如果不给出 pattern 参数,那么列出订阅与发布系统中的所有活跃频道。
  • 如果给出 pattern 参数,那么只列出和给定模式 pattern 相匹配的那些活跃频道。

1.3、时间复杂度

  • O(N) , N 为活跃频道的数量(对于长度较短的频道和模式来说,将进行模式匹配的复杂度视为常数)。

1.4、返回值

  • 一个由活跃频道组成的列表。

 示例

# client-1 订阅 news.it 和 news.sport 两个频道

client-1> SUBSCRIBE news.it news.sport
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "news.it"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "news.sport"
3) (integer) 2

# client-2 订阅 news.it 和 news.internet 两个频道

client-2> SUBSCRIBE news.it news.internet
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "news.it"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "news.internet"
3) (integer) 2

# 首先, client-3 打印所有活跃频道
# 注意,即使一个频道有多个订阅者,它也只输出一次,比如 news.it

client-3> PUBSUB CHANNELS
1) "news.sport"
2) "news.internet"
3) "news.it"

# 接下来, client-3 打印那些与模式 news.i* 相匹配的活跃频道
# 因为 news.sport 不匹配 news.i* ,所以它没有被打印

redis> PUBSUB CHANNELS news.i*
1) "news.internet"
2) "news.it"

2、PUBSUB NUMSUB[channel-1 ... channel-N](返回一个或多个给定频道的订阅者数量)

说明

2.1、语法

PUBSUB NUMSUB[channel-1 ... channel-N]
  • 返回给定频道的订阅者数量, 订阅模式的客户端不计算在内。

2.2、时间复杂度

  • O(N) , N 为给定频道的数量。

2.3、返回值

  • 一个多条批量回复(Multi-bulk reply),回复中包含给定的频道,以及频道的订阅者数量。 格式为:频道 channel-1 , channel-1 的订阅者数量,频道 channel-2 , channel-2 的订阅者数量,诸如此类。 回复中频道的排列顺序和执行命令时给定频道的排列顺序一致。 不给定任何频道而直接调用这个命令也是可以的, 在这种情况下, 命令只返回一个空列表。

 示例

# client-1 订阅 news.it 和 news.sport 两个频道

client-1> SUBSCRIBE news.it news.sport
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "news.it"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "news.sport"
3) (integer) 2

# client-2 订阅 news.it 和 news.internet 两个频道

client-2> SUBSCRIBE news.it news.internet
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "news.it"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "news.internet"
3) (integer) 2

# client-3 打印各个频道的订阅者数量

client-3> PUBSUB NUMSUB news.it news.internet news.sport news.music
1) "news.it"    # 频道
2) "2"          # 订阅该频道的客户端数量
3) "news.internet"
4) "1"
5) "news.sport"
6) "1"
7) "news.music" # 没有任何订阅者
8) "0"

3、PUBSUB NUMPAT(返回当前已订阅模式的数量)

3.1、语法

PUBSUB NUMPAT
  • 返回订阅模式的数量。
  • 注意, 这个命令返回的不是订阅模式的客户端的数量, 而是客户端订阅的所有模式的数量总和。

3.2、时间复杂度

  • O(1) 。

3.3、返回值

  • 一个整数回复(Integer reply)。

示例

# client-1 订阅 news.* 和 discount.* 两个模式

client-1> PSUBSCRIBE news.* discount.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "news.*"
3) (integer) 1
1) "psubscribe"
2) "discount.*"
3) (integer) 2

# client-2 订阅 tweet.* 一个模式

client-2> PSUBSCRIBE tweet.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "tweet.*"
3) (integer) 1

# client-3 返回当前订阅模式的数量为 3

client-3> PUBSUB NUMPAT
(integer) 3

# 注意,当有多个客户端订阅相同的模式时,相同的订阅也被计算在 PUBSUB NUMPAT 之内
# 比如说,再新建一个客户端 client-4 ,让它也订阅 news.* 频道

client-4> PSUBSCRIBE news.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "news.*"
3) (integer) 1

# 这时再计算被订阅模式的数量,就会得到数量为 4

client-3> PUBSUB NUMPAT
(integer) 4

SUBSCRIBE(订阅一个或多个符合给定模式的频道)

说明

1、语法

PSUBSCRIBE pattern [pattern ...]
  • 订阅一个或多个符合给定模式的频道。

  • 每个模式以 * 作为匹配符,比如 it* 匹配所有以 it 开头的频道( it.news 、 it.blog 、 it.tweets 等等), news.* 匹配所有以 news. 开头的频道( news.it 、 news.global.today 等等),诸如此类。

2、时间复杂度

  • O(N),N 是订阅的模式的数量。

3、返回值

  • 接收到的信息(请参见下面的代码说明)。

 示例

# 订阅 news.* 和 tweet.* 两个模式

# 第 1 - 6 行是执行 psubscribe 之后的反馈信息
# 第 7 - 10 才是接收到的第一条信息
# 第 11 - 14 是第二条
# 以此类推。。。

redis> psubscribe news.* tweet.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"                  # 返回值的类型:显示订阅成功
2) "news.*"                      # 订阅的模式
3) (integer) 1                   # 目前已订阅的模式的数量

1) "psubscribe"
2) "tweet.*"
3) (integer) 2

1) "pmessage"                    # 返回值的类型:信息
2) "news.*"                      # 信息匹配的模式
3) "news.it"                     # 信息本身的目标频道
4) "Google buy Motorola"         # 信息的内容

1) "pmessage"
2) "tweet.*"
3) "tweet.huangz"
4) "hello"

1) "pmessage"
2) "tweet.*"
3) "tweet.joe"
4) "@huangz morning"

1) "pmessage"
2) "news.*"
3) "news.life"
4) "An apple a day, keep doctors away"

PUNSUBSCRIBE(取消订阅所有频道)

1、语法

PUNSUBSCRIBE [pattern [pattern ...]]
  •  指示客户端退订所有给定模式。
  • 如果没有模式被指定,也即是,一个无参数的 PUNSUBSCRIBE 调用被执行,那么客户端使用 PSUBSCRIBE 命令订阅的所有模式都会被退订。在这种情况下,命令会返回一个信息,告知客户端所有被退订的模式。    

2、时间复杂度

  • O(N+M) ,其中 N 是客户端已订阅的模式的数量, M 则是系统中所有客户端订阅的模式的数量。

3、返回值

  • 这个命令在不同的客户端中有不同的表现。

UNSUBSCRIBE(取消订阅指定的频道)

1、语法

UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]
  •  指示客户端退订给定的频道。
  • 如果没有频道被指定,也即是,一个无参数的 UNSUBSCRIBE 调用被执行,那么客户端使用 SUBSCRIBE 命令订阅的所有频道都会被退订。在这种情况下,命令会返回一个信息,告知客户端所有被退订的频道。

2、时间复杂度

  • O(N) , N 是客户端已订阅的频道的数量。

3、返回值

  • 这个命令在不同的客户端中有不同的表现。

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