Redis 高阶应用与 C# 示例代码

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2024年7月8日 14:26 本文热度 899

引言

Redis 是一个开源的高性能键值对数据库，以其内存中的数据存储、丰富的数据类型支持、事务、持久化以及原子操作等特性，在众多项目中扮演着关键角色。本文将深入探讨 Redis 的高阶应用，并结合 C# 示例代码，展示如何在实际项目中充分利用 Redis 的强大功能。

Redis 的基本特性

Redis 支持多种数据结构，包括字符串（string）、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）和有序集合（zset）。每种数据结构都支持丰富的操作命令，可以满足不同的业务需求。此外，Redis 还具备以下特性：

高性能：Redis 基于内存操作，读写速度非常快，适合高并发场景。
持久化：支持 RDB 和 AOF 两种持久化方式，确保数据不丢失。
主从复制：可以实现数据备份和高可用性。
发布订阅：支持发布订阅模式，实现消息广播。
事务：通过 MULTI 和 EXEC 命令支持事务，保证多个操作的原子性。

Redis 的高阶应用

1. 缓存

Redis 最常见的应用是作为缓存层，减少数据库的读取压力，提高数据访问速度。在 C# 项目中，可以使用 StackExchange.Redis 库来连接和操作 Redis。

示例代码：

using StackExchange.Redis;
using System;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string connectionString = "localhost:6379";
        ConnectionMultiplexer redis = ConnectionMultiplexer.Connect(connectionString);
        IDatabase db = redis.GetDatabase();

        // 存储缓存数据
        string key = "book:123";
        string value = "{\"title\":\"Redis 高阶应用\",\"author\":\"张三\"}";
        db.StringSet(key, value);

        // 设置过期时间
        db.KeyExpire(key, TimeSpan.FromMinutes(10));

        // 获取缓存数据
        string cachedValue = db.StringGet(key);
        Console.WriteLine(cachedValue);

        // 序列化与反序列化
        Book book = JsonConvert.DeserializeObject<Book>(cachedValue);
        Console.WriteLine($"Book Title: {book.Title}, Author: {book.Author}");
    }

    public class Book
    {
        public string Title { get; set; }
        public string Author { get; set; }
    }
}

2. 会话存储

在 Web 应用中，Redis 可以用来存储用户的会话信息，如登录状态、购物车内容等。这种方式比传统的服务器内存存储或数据库存储更高效、可扩展。

示例代码（假设使用 ASP.NET Core）：

// 配置 Startup.cs 中的 Redis 会话服务
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    services.AddDistributedMemoryCache();

    services.AddSession(options =>
    {
        options.IdleTimeout = TimeSpan.FromMinutes(20);
        options.Cookie.HttpOnly = true;
        options.Cookie.IsEssential = true;
    });

    services.AddStackExchangeRedisCache(options =>
    {
        options.Configuration = "localhost:6379";
    });
}

// 控制器中使用会话
public class HomeController : Controller
{
    public IActionResult Index()
    {
        HttpContext.Session.SetString("Username", "JohnDoe");
        return View();
    }

    public IActionResult About()
    {
        string username = HttpContext.Session.GetString("Username");
        ViewBag.Username = username;
        return View();
    }
}

3. 排行榜和计数器

Redis 支持原子操作，非常适合实现实时排行榜、点赞数、访问计数等功能。

示例代码：

// 点赞计数
string likeKey = "post:123:likes";
long likeCount = db.StringIncrement(likeKey);
Console.WriteLine($"Post 123 has {likeCount} likes.");

// 排行榜实现（简单示例）
// 假设使用有序集合存储分数和排名
string rankKey = "leaderboard";
db.SortedSetAdd(rankKey, "Alice", 100);
db.SortedSetAdd(rankKey, "Bob", 95);

var topScores = db.SortedSetRangeByRank(rankKey, 0, -1, Order.Ascending);
foreach (var score in topScores)
{
    Console.WriteLine(score);
}

4. 消息队列

Redis 可以作为消息队列系统，处理异步任务，如邮件发送、后台任务处理等。

示例代码（使用 List 实现简单队列）：

// 生产者
string queueKey = "taskQueue";
db.ListLeftPush(queueKey, "ProcessImage123");

// 消费者
while (true)
{
    RedisValue task = db.ListRightPop(queueKey);
    if (!task.IsNull)
    {
        Console.WriteLine($"Processing task: {task}");
        // 处理任务
    }
    // 休眠一段时间再检查
    System.Threading.Thread.Sleep(1000);
}

5. 发布/订阅

Redis 提供了发布/订阅模式，可以用于实现消息广播，如实时通知系统。

示例代码（发布端）：

ISubscriber sub = redis.GetSubscriber();
sub.Publish("newsChannel", "Hello Redis Subscribers!");

示例代码（订阅端）：

ISubscriber sub = redis.GetSubscriber();
sub.Subscribe("newsChannel", (channel, message) =>
{
    Console.WriteLine($"Received {message} from {channel}");
});

// 注意：订阅是阻塞的，通常会在单独的线程或进程中运行