redis類的實現

文章目錄

• 模板還是繼承？
• 新的方案——泛化資料操作，特化基礎資料庫操作
• 泛化資料操作

nosql資料庫redis提供了一系列的C介面，使用比較方便，但是對於一些任務，仍然存在很大的代碼重複性，為瞭解決這種代碼重複的問題，本文擬封裝這些操作。

關於redis的命令，可以參考http://redis.readthedocs.org。

模板還是繼承？這是一個困擾我很多天的問題：如果想要實現一個通用的類庫，需要相容多種的寫入資料類型，如何統一？如果使用了類模板，那麼，統一介面的問題得以解決，但是，可能引入了需要為不同的資料類型特化介面的問題——結果就是引入了一個需要為每一種資料結構實現不同 操作工作的monster。這種設計，不得不說是一個維護和擴充的噩夢。新的方案——泛化資料操作，特化基礎資料庫操作經過幾天的考慮，最終想到了另外的解決方案：基類中使用proteced實現所有的資料庫基本操作類型，例如：

Key(鍵) DEL KEYS RANDOMKEY TTL PTTL EXISTS MOVE RENAME RENAMENX TYPE EXPIRE PEXPIRE EXPIREAT PEXPIREAT PERSIST SORT OBJECT MIGRATE

像這些操作，可以很好的整合在基類中，不會存在資料的不同帶來的不同操作。

對於和資料相關的操作，可能由於資料的不同，造成不同的操作方式，因此採用一些泛化的技術進行實現。泛化資料操作下面將根據redis支援的不同資料結構做泛化的分析。stringstring是redis中最簡單、基礎的一種資料結構，但是也是用法最為複雜的一種結構，其原因就是string的資料類型能夠保證其是二進位安全的，value可以儲存任何東西，從一幅圖片到一部電影，只要在記憶體限制的範圍內（512MB），you are the boss：

1. string可以簡單的被用為key-value儲存介質（set，mset，get，mget...）
2. 可以使用value儲存int，float做相關的統計工作（incr,decr,incrby,decrby,incrbyfloat）
3. string可以被用作bitset去做bitset的工作。（對應的命令為getbit和setbit）

在redis的官網上是這麼說的：

• Use Strings as atomic counters using commands in the INCR family: INCR, DECR, INCRBY.（用作原子計數器）
• Append to strings with the APPEND command.（添加資料到string的尾部）
• Use Strings as a random access vectors with GETRANGE and SETRANGE.（把string當做隨機訪問向量）
• Encode a lot of data in little space, or create a Redis backed Bloom Filter using GETBIT and SETBIT.（編碼壓縮，布隆過濾器）

string中支援的操作如下：String(字串)

• SET
• SETNX
• SETEX
• PSETEX
• SETRANGE
• MSET
• MSETNX
• APPEND
• GET
• MGET
• GETRANGE
• GETSET
• STRLEN
• DECR
• DECRBY
• INCR
• INCRBY
• INCRBYFLOAT
• SETBIT
• GETBIT

根據上述的分析，對於數實值型別的操作可以不考慮介面參數的泛化問題，整數的操作可以直接設定為int，浮點數的操作設定為double；但是對於set和mset等操作，為了支援多種資料結構，我們可以首先對資料結構本身做一個抽象，使之提供抽象的toString介面、string2member的介面，以及參數為string類型的建構函式。這樣，只要是該種資料結構，就可以使用多態的方式很好的完成set以及mset的操作（為什麼要提供這樣的操作？主要的核心思想是考慮到了value儲存欄位的特化，可以用一個value的字串來儲存多種資訊，為啥不用hash呢？最大的優點在於比hash的操作簡單——hash需要多次取值）。hashhash同樣也是每一個nosql必須支援的資料結構，對於redis來說，其儲存結構為key-filed-value形式，即key後跟filed，filed再跟value的值。同上述的討論，當需要寫入的資料結構較為複雜的時候，同樣需要採用處理string中value的方式來處理hash中的value資料。redis支援的操作如下：Hash(雜湊表)

• HSET
• HSETNX
• HMSET
• HGET
• HMGET
• HGETALL
• HDEL
• HLEN
• HEXISTS
• HINCRBY
• HINCRBYFLOAT
• HKEYS
• HVALS

同樣，在介面中，key和filed可以固定為char*的類型，為了支援value的可擴充性，value接受的值的類型可以是上文中提到的抽象的資料結構（支援轉化為string和由string產生）。

listredis的list是個人認為最為飄逸的一個資料結構實現，可以使用list實現生產者、消費者模型（BLPOP，BRPOP），可以使用list實現迴圈隊列（RPOPLPUSH, BRPOPLPUSH）。合上述的討論一致，對該資料結構儲存的value也採用上述的抽象資料格式實現。List(列表)

• LPUSH
• LPUSHX
• RPUSH
• RPUSHX
• LPOP
• RPOP
• BLPOP
• BRPOP
• LLEN
• LRANGE
• LREM
• LSET
• LTRIM
• LINDEX
• LINSERT
• RPOPLPUSH
• BRPOPLPUSH

setredis的集合底層根據筆者推算是根據list做到的實現，set支援交集，並集以及差集的運算，這些運算在做統計工作的時候是非常有效。由於不care資料，只關心key，對於set的操作，可以使用內建的資料類型。Set(集合)

• SADD
• SREM
• SMEMBERS
• SISMEMBER
• SCARD
• SMOVE
• SPOP
• SRANDMEMBER
• SINTER
• SINTERSTORE
• SUNION
• SUNIONSTORE
• SDIFF
• SDIFFSTORE

有續集sorted set有續集合的儲存格式是key [score member] [...]值和成員的對，sorted set添加、刪除和更新元素的時間複雜度為logN這裡仍然採用上文提及的抽象資料成員的解決方案。有序集(Sorted set)

• ZADD
• ZREM
• ZCARD
• ZCOUNT
• ZSCORE
• ZINCRBY
• ZRANGE
• ZREVRANGE
• ZRANGEBYSCORE
• ZREVRANGEBYSCORE
• ZRANK
• ZREVRANK
• ZREMRANGEBYRANK
• ZREMRANGEBYSCORE
• ZINTERSTORE
• ZUNIONSTORE