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Redis 发布订阅：社区的 “通知栏与分类订阅” 系统

news 2025/9/6 6:38:15

一、核心概念：社区的 “通知栏、订阅者与分类”

二、频道订阅：居民 “登记关注通知栏”（SUBSCRIBE/UNSUBSCRIBE）

1. 数据结构对应：社区的 “通知栏 - 订阅者名单”

2. 订阅操作（SUBSCRIBE）：登记关注

3. 退订操作（UNSUBSCRIBE）：注销关注

三、模式订阅：居民 “按类别订阅所有相关通知栏”（PSUBSCRIBE/PUNSUBSCRIBE）

1. 数据结构对应：社区的 “分类订阅记录”

2. 模式订阅（PSUBSCRIBE）：按类别登记

3. 模式退订（PUNSUBSCRIBE）：取消分类订阅

四、发布消息：往通知栏贴消息，自动推送给订阅者（PUBLISH）

1. 推送给 “该频道的订阅者”（精准推送）

2. 推送给 “匹配模式的订阅者”（模糊推送）

五、衔接之前的 Redis 结构知识

六、模式订阅的优势：减少重复操作

七、总结：发布订阅的 “社区通知逻辑”

如果把 Redis 的客户端比作 “社区居民”，那发布订阅（Pub/Sub）功能就是社区的 “通知栏 + 分类订阅系统”—— 居民可以 “订阅特定通知栏（频道）” 或 “按类别订阅通知（模式）”，发布者往通知栏贴消息（发布）后，所有订阅的居民都会收到消息。这种机制不用居民主动查消息，实现 “消息主动推送”，就像社区通知自动送到订阅者手里。

一、核心概念：社区的 “通知栏、订阅者与分类”

先理清发布订阅的 3 个核心角色，对应社区场景：

频道（Channel）：社区的 “专属通知栏”，比如 “快递 - 北门”“物业 - 缴费”“邻里 - 二手闲置”—— 每个通知栏只发对应类别的消息。
订阅者（Subscriber）：关注通知栏的居民，比如老张订阅 “快递 - 北门”，每次有快递通知都会收到。
模式（Pattern）：“通知类别模糊匹配”，比如老李订阅 “快递 -*”（* 是通配符），不管是 “快递 - 北门”“快递 - 南门”，只要带 “快递 -” 的通知栏发消息，老李都能收到。

二、频道订阅：居民 “登记关注通知栏”（SUBSCRIBE/UNSUBSCRIBE）

居民要关注某个通知栏，需要 “登记信息”；不想关注了，就 “注销登记”。

Redis 用 pubsub_channels字典管理这种 “通知栏 - 订阅者” 关系：

1. 数据结构对应：社区的 “通知栏 - 订阅者名单”

Redis 服务器状态里的pubsub_channels是个字典，键是 “频道名（通知栏名）”，值是 “订阅该频道的客户端链表（关注通知栏的居民名单）”：

struct redisServer {dict *pubsub_channels; // 键：频道名，值：订阅者客户端链表
};

比如 “快递 - 北门” 频道的键对应一个链表，里面存着订阅该频道的 3 个客户端（老张、老王、小李）。

2. 订阅操作（SUBSCRIBE）：登记关注

居民老张执行SUBSCRIBE 快递-北门，相当于 “在‘快递 - 北门’通知栏的订阅名单上登记自己”，Redis 的操作分两种情况：

通知栏已存在（已有其他人订阅）：直接把老张的客户端（redisClient）加到 “快递 - 北门” 对应的链表末尾。
通知栏不存在（没人订阅过）：先在pubsub_channels字典里新建 “快递 - 北门” 键，值设为空链表，再把老张的客户端加进去（成为第一个订阅者）。

3. 退订操作（UNSUBSCRIBE）：注销关注

老张不想关注 “快递 - 北门” 了，执行UNSUBSCRIBE 快递-北门，Redis 的操作：

从pubsub_channels字典找到 “快递 - 北门” 对应的链表，删除老张的客户端。
如果删除后链表空了（没人关注这个通知栏了），就把 “快递 - 北门” 这个键从字典里删掉 —— 就像社区撤掉没人关注的通知栏。

三、模式订阅：居民 “按类别订阅所有相关通知栏”（PSUBSCRIBE/PUNSUBSCRIBE）

如果居民老李想关注 “所有快递相关的通知栏”（不管北门、南门），不用逐个登记，只需 “按类别订阅”。Redis 用 pubsub_patterns链表管理这种 “模式 - 订阅者” 关系：

1. 数据结构对应：社区的 “分类订阅记录”

Redis 服务器状态里的pubsub_patterns是个链表，每个节点是pubsubPattern结构，记录 “订阅者（居民）” 和 “订阅的模式（类别）”：

struct redisServer {list *pubsub_patterns; // 存储所有模式订阅关系的链表
};typedef struct pubsubPattern {redisClient *client; // 订阅模式的客户端（老李）robj *pattern;       // 订阅的模式（"快递-*"）
} pubsubPattern;

比如老李订阅 “快递 -”，链表会新增一个节点：client指向老李的客户端，pattern是 “快递 -” 的字符串对象（底层用 SDS 存储，衔接之前的 SDS 知识）。

2. 模式订阅（PSUBSCRIBE）：按类别登记

老李执行PSUBSCRIBE 快递-*，Redis 的操作：

新建一个pubsubPattern结构，client设为老李的客户端，pattern设为 “快递 -*”（SDS 字符串）。
把这个结构加到pubsub_patterns链表的末尾 —— 相当于社区记录 “老李要收所有快递相关的通知”。

3. 模式退订（PUNSUBSCRIBE）：取消分类订阅

老李不想关注快递类通知了，执行PUNSUBSCRIBE 快递-*，Redis 的操作：

遍历pubsub_patterns链表，找到 “client是老李、pattern是‘快递 -*’” 的节点，删除该节点 —— 相当于社区删掉老李的分类订阅记录。

四、发布消息：往通知栏贴消息，自动推送给订阅者（PUBLISH）

社区管理员（发布者客户端）往 “快递 - 北门” 通知栏贴一条消息 “15:00 有京东快递”，所有相关订阅者都会收到。Redis 执行PUBLISH 快递-北门 "15:00有京东快递"时，分两步推送：

1. 推送给 “该频道的订阅者”（精准推送）

Redis 从pubsub_channels字典找到 “快递 - 北门” 对应的链表（里面有老张、老王、小李），把消息逐个发给这三个客户端 —— 就像管理员把通知念给关注 “快递 - 北门” 的居民听。

2. 推送给 “匹配模式的订阅者”（模糊推送）

Redis 遍历pubsub_patterns链表，检查每个模式是否匹配 “快递 - 北门”：
- 老李订阅的 “快递 -*”，*匹配任意字符，所以 “快递 - 北门” 符合模式。
把消息发给老李的客户端 —— 就像管理员把快递通知也发给 “关注所有快递类” 的老李。

五、衔接之前的 Redis 结构知识

发布订阅功能完全复用了之前学的核心结构，体现 Redis 的 “结构复用” 设计：

SDS：频道名、模式名（如 “快递 - 北门”“快递 -*”）都是字符串，底层用 SDS 存储 —— 利用 SDS 的动态扩展、二进制安全特性，支持长名称或特殊字符。
redisClient：订阅者本质是客户端，用redisClient结构体记录（如fd、name等属性）—— 和之前讲的 “客户端管理” 逻辑一致。
dict 与 list：pubsub_channels用字典（dict）实现 “频道 - 订阅者” 的快速查找（O (1) 定位频道）；pubsub_patterns用链表（list）实现 “模式 - 订阅者” 的遍历 —— 复用了字典的快速查找和链表的灵活遍历特性。

六、模式订阅的优势：减少重复操作

如果没有模式订阅，老李要关注 “快递 - 北门”“快递 - 南门”“快递 - 东门” 3 个频道，需要执行 3 次SUBSCRIBE，还要维护 3 个订阅关系；有了模式订阅，只需 1 次PSUBSCRIBE 快递-*，后续新增 “快递 - 东门” 频道，老李不用再操作，自动收到该频道的消息 —— 极大减少重复操作，适合 “批量订阅同类频道” 的场景。