【征服redis9】快速征服lua脚本

lua脚本，这个名字总让人想歪，不过老外发明名字，我们只能跟着叫了。这个脚本语言在redis里和Nginx里都有用，所以我们就来看一下。

目录

1 lua的介绍与说明

2 lua的基本语句体验

3.Lua的数据结构和高级特性

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1 lua的介绍与说明

Lua是一种小巧而强大的脚本语言，最初由巴西里约热内卢天主教大学的研究小组于1993年开发而成。Lua的设计目标是为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。它由标准C编写而成，可以在几乎所有操作系统和平台上编译和运行。Lua的定位决定了它不提供强大的库，因此不适用于开发独立应用程序。Lua的嵌入性使得它在应用程序中广泛应用，既可以作为扩展脚本，也可以替代XML、ini等文件格式作为配置文件使用。Lua脚本可以轻松地被C/C++代码调用，也可以反过来调用C/C++函数，这增加了它在应用程序中的灵活性和应用范围。

不过虽然lua与C关系密切， 笔者感觉lua的写法更像python或者JavaScript的风格，而一点都不像C的风格。 

根据搜集的资料来看，lua主要在三个领域应用比较多：

• 游戏开发：Lua在游戏开发中被广泛应用，尤其是作为脚本语言。尝试参与游戏项目，编写游戏逻辑、AI脚本或用户界面等方面的Lua代码。
• 嵌入式系统：Lua也被用于嵌入式系统中，例如物联网设备和嵌入式控制器。探索嵌入式系统开发，使用Lua编写硬件驱动、控制逻辑或交互接口等。
• 脚本扩展：许多应用程序和工具提供了Lua作为扩展和脚本语言的功能。尝试将Lua集成到你的项目中，编写脚本来增强应用程序的功能和可定制性。

其他环境怎么用的不清楚 ，笔者只见过在redis里和Nginx里用到过。具体来说：

1. Nginx：通过使用ngx_lua模块，可以将Lua脚本嵌入到Nginx配置中，实现自定义的请求处理、访问控制、缓存管理等功能。
2. Apache：通过使用mod_lua模块，可以将Lua脚本嵌入到Apache配置中，实现类似Nginx中的自定义功能。
3. Redis：通过使用Redis的Lua脚本功能，可以在服务器端执行Lua脚本来实现复杂的数据处理和业务逻辑。
4. OpenResty：一个基于Nginx和Lua的全功能Web应用服务器，它将Nginx与Lua扩展集成在一起，提供了更高级的Web开发功能，如动态路由、API代理、访问控制等。
5. HAProxy：一款负载均衡和代理服务器，通过使用Lua脚本可以扩展其功能，实现自定义的负载均衡策略、请求处理和访问控制等。
6. Kong：一个可扩展的API网关和微服务管理平台，它使用Lua作为其插件和扩展的脚本语言，可以通过编写Lua插件来实现自定义的API管理和访问控制逻辑。
    

如果想自己安装一下，可以到这里下载最新版本的安装文件。然后参考一些介绍安装即可。

本地执行的是需要借助Python的解释器等才工作，如果不想费劲安装配置，可以直接找个在线运行网站，例如 lua学习环境里输入lua代码执行即可。我们的程序后面主要是嵌入在redis以及Nginx来执行的，而且lua也比较简单，我们只是想快速了解lua怎么用。所以我们就用在线编辑环境来快速感受一下lua的使用。

2 lua的基本语句体验

任何数据都有基本类型 ，包括基本数据类型与声明方式、运算符和表达式，以及控制结构、方法调用、线程创建与使用、文件读写等等。

 差异主要在表示方式上，了解这些差异，可以帮助我们快速掌握lua的基本用法。

基本数据类型：

lua里有的基本数据类型与其他语言的是一样的，常见的有：

• 字符串（String）：用一对单引号或双引号括起来的字符序列，例如：“Hello, world!”。
• 数字（Number）：表示整数或浮点数，例如：42、3.14。
• 布尔值（Boolean）：表示真（true）或假（false）。
• 空值（Nil）：表示空或无效值。

变量的声明和赋值：

• lua的变量命名规则与其他语言类似，也是类型的使用字母、数字和下划线组合而成，不能以数字开头。
• 变量声明不需要指定类型，可以直接赋值，这个也是一般的脚本语言的特征。
• 赋值操作使用等号（=）进行，例如：x = 42。

运算符和表达式：

lua的运算符常见的也是加减乘除、逻辑运算这些，例如：

• 算术运算符：加法（+）、减法（-）、乘法（*）、除法（/）、取余（%）等。
• 逻辑运算符：与（and）、或（or）、非（not）等。
• 比较运算符：等于（==）、不等于（~=）、大于（>）、小于（<）、大于等于（>=）、小于等于（<=）等。

控制结构：

• 条件语句：使用关键字if、elseif和else来执行不同的代码块，根据条件决定代码的执行路径。
• 循环语句：使用关键字while、for和repeat来重复执行一段代码。

这个我们不废话，直接写几个代码试一试：

-- 基本数据类型
local str = "Hello, world!"
local num = 11
local bool = true
local nilValue = nil

-- 变量赋值
local x = 10
x = x + 5

-- 条件转移语句
if x > 10 then
  print("x is greater than 10")
elseif x < 10 then
  print("x is less than 10")
else
  print("x is equal to 10")
end

-- 循环语句
for i = 1, 5 do
  print("Count: " .. i)
end

local i = 1
while i <= 5 do
  print("Count: " .. i)
  i = i + 1
end

repeat
  print("Count: " .. i)
  i = i - 1
until i == 0

 lua的函数

函数也是所有语言的必备功能，自己定义和调用函数的几个要点是：

1.使用关键字function定义函数，并在函数体中编写代码块。

2.函数可以有参数，参数可以是任意类型的值。

3.函数可以返回一个或多个值，使用关键字return。

4.调用函数时，将参数传递给函数，函数执行相应的操作并返回结果。

我们写一个简单的试一试：

-- 定义函数
function add(a, b)
  return a + b
end

-- 调用函数
local result = add(3, 4)
print(result)  -- 输出: 7

很多时候，一些常见的功能方法等，我们希望直接使用现成的，lua的标准库也提供了很多功能：

• Lua提供了一组丰富的标准库函数，用于处理字符串、表、文件等常见操作。
• 例如，可以使用string库中的函数进行字符串拼接、查找和替换。
• 使用table库可对表进行操作，如插入、删除和遍历元素。
• 使用io库可以进行文件的读写操作。

我们还是写个例子试一试：

local str = "Hello, Lua!"

-- 字符串处理
local uppercase = string.upper(str)
print(uppercase)  -- 输出: HELLO, LUA!

-- 表操作
local table1 = {1, 2, 3}
table.insert(table1, 4)
print(table.concat(table1, ", "))  -- 输出: 1, 2, 3, 4

lua里还可以将函数进一步封装为模块，因为我们使用的是在线编译环境，不支持这种操作，所以不演示了，用到的时候再说。

3.Lua的数据结构和高级特性

lua不是一个简单的增删改查的语言，而定义了一些比较特殊的结构，深入了解Lua的数据结构是提高编程能力和灵活性的关键。以下是关于Lua的表（table）、数组、集合以及元表（metatable）和元方法（metamethod）的概述：

表（table）：

• 表是Lua中的主要数据结构，可以看作是关联数组，可以存储任意类型的值。
• 表的创建使用花括号（{}），并可以指定键值对来初始化表。
• 表的元素可以通过索引访问，索引可以是任意类型的值。
• 表可以用于实现数组、字典和对象等不同的数据结构。

基本操作示例：

-- 创建表
local myTable = {key1 = "value1", key2 = "value2"}

-- 访问表的元素
print(myTable.key1)  -- 输出: value1

-- 修改表的元素
myTable.key2 = "new value"
print(myTable.key2)  -- 输出: new value

数组：

数组是一种特殊的表，其中的键是连续的整数索引（从1开始）。
数组元素可以通过索引访问和修改。
可以使用表的构造器和长度操作符（#）创建和操作数组。
数组的示例：

-- 创建数组
local myArray = {"apple", "banana", "orange"}

-- 访问数组元素
print(myArray[1])  -- 输出: apple

-- 修改数组元素
myArray[2] = "grape"
print(myArray[2])  -- 输出: grape

集合：

集合是一种无序且没有重复元素的数据结构。
可以使用表来实现集合，使用元素作为表的键来表示集合的成员。
表实现集合的示例：

-- 创建集合
local mySet = {apple = true, banana = true, orange = true}

-- 检查集合成员
print(mySet.apple)  -- 输出: true

-- 添加集合成员
mySet.grape = true
print(mySet.grape)  -- 输出: true

元表（metatable）和元方法（metamethod）：

元表的功能有点像Java里的反射技术，元表是Lua中的一个特殊表，用于定义自定义类型的行为和操作。
元方法是元表中的特殊键，用于指定对象的操作行为，例如相加、相减等。
可以使用元表和元方法来实现对象的操作符重载和自定义类型的行为。
使用元表和元方法的示例：

-- 创建元表
local myMetatable = {}

-- 定义元方法
myMetatable.__add = function (a, b)
  return a + b
end

-- 创建对象
local obj1 = 10
local obj2 = 20

-- 设置元表
setmetatable(obj1, myMetatable)

-- 调用元方法
local result = obj1 + obj2
print(result)  -- 输出: 30

闭包（closure）：

闭包是指一个函数以及与其相关的引用环境的组合。lua的这个用法在Python里也有，闭包可以在函数内部创建并返回，从而保留了函数创建时的上下文信息和状态。。
在Lua中，闭包可以捕获并访问其创建时的变量和状态。
闭包在实际应用中常用于实现回调函数、函数工厂和状态管理等功能。
以下是一个闭包的示例：

-- 创建闭包
function makeCounter()
  local count = 0

  return function()
    count = count + 1
    return count
  end
end

-- 使用闭包
local counter = makeCounter()
print(counter())  -- 输出: 1
print(counter())  -- 输出: 2

协程（coroutine）：

协程是一种轻量级的线程，可以在代码中实现协作式的多任务处理。
在Lua中，可以使用coroutine.create创建协程，使用coroutine.resume来启动和恢复协程的执行。
协程可以通过yield来暂停自己的执行，并通过resume从暂停的位置继续执行。

协程在异步编程和状态机实现中非常有用，可以简化复杂的控制流程和任务调度。
协程的示例：

local co = coroutine.create(function()
  for i = 1, 3 do
    print("Coroutine", i)
    coroutine.yield()
  end
end)  -- 添加缺失的括号来闭合匿名函数

coroutine.resume(co)
-- 输出: Coroutine 1

coroutine.resume(co)
-- 输出: Coroutine 2

coroutine.resume(co)
-- 输出: Coroutine 3

元编程（metaprogramming）：

元编程是指编写能够操作和生成代码的代码。这个本质上与Java里的反射技术非常类似的。
在Lua中，可以使用加载和执行字符串、动态创建函数和修改函数等技术实现元编程。
元编程在动态配置、代码生成和运行时扩展等领域具有广泛的应用。
元编程的示例，使用动态代码生成：

-- 动态创建函数
local funcString = "return function(a, b) return a + b end"
local dynamicFunc = load(funcString)()

-- 调用动态创建的函数
local result = dynamicFunc(3, 4)
print(result)  -- 输出: 7

关于lua的常用功能，我们介绍这些基本就够用了。下一篇我们来看看redis如何使用lua。