设计 | 基于 Redis 谈一谈缓存设计思想

王奇 顾问软件工程师

目前从事 PaaS 中间件服务（Redis/MongoDB/ELK 等）开发工作，对 NoSQL 数据库有深入的研究以及丰富的二次开发经验，热衷对 NoSQL 数据库领域内的最新技术动态的学习，能够把握行业技术发展趋势。

| 前言

前段时间跟同事一起聊到 Redis 的那些坑，不谋而合感触很深。有的时候当业务规模未达到一定瓶颈，很可能发现不了问题，例如下面的这段代码。

public static LotteryPeriod getCurrentAwardNumberPeriod(String gameId) {
    List<LotteryPeriod> periodList = getPeriodsByGameId(gameId);
    if (periodList == null) {
        return null;
    }
    Timestamp now = DateUtil.getCurrentTimestamp();
    LotteryPeriod lotteryPeriod = null;
    for (LotteryPeriod period : periodList) {
        if (period.getEndTime().before(now) && period.getAwardTime().before(now)) {
          if (LotteryAwardCache.getLotteryAward(gameId, period.getPeriod(), false) != null) {
             lotteryPeriod = period;
             break;
          }
        }
    }
    return lotteryPeriod;
}

这是一个关于期次类的一个业务，这么写乍眼看没什么问题，但由于业务类型增加，时间一久代码量超过了 3000+，接近 20 个getXXPeriod(String)，Java 运行后加载了几万个 Period 实例。

| 改进思路

• Timestamp --> Long
• startTime, endTime....betDeadline 迭代比较 --> Timeline
• Cache

| Period 缓存设计思想

Period 实体类包含以上私有属性和构造方法，系统所有有关期次的时间计算均围绕 startTime、endTime、saleStartTime、saleEndTime、awardTime、openTime 这些属性。

如果将所有期次对象按照期次顺序缓存起来，后续的计算也不方便。同时效率也是需要考虑的，如果每次用户读取某些特殊需求的期次，例如获取当前销售期次，每次都需要循环处理并判断销售开始时间、结束时间与当前时间的关系。最后，Timestamp 的比较在 Redis 缓存里面不能直接计算，这样导致很多计算需要将数据传输到本地后再进行，计算的算法效率也不一定有 Redis 高。

基于上述几点考虑做以下设计：将每一个时间维度按照 Redis 缓存的 SortedSet 结构保存，Timestamp 转化为 Long 作为 SortedSet 的 score 存储，member 则为 periodId；为了提高用户访问效率，将每个特定需求的期次信息直接使用 Redis 缓存 String 结构保存，即将对象转化为字节数组保存；为保证这些数据时效性，设置合理的过期时间并且定时刷新这些数据。

一级缓存

总计有五种时间轴（TimelineEnum 枚举类）—— START_TIME、END_TIME、SALE_START_TIME、SALE_END_TIME、OPEN_TIME。

每种时间轴使用 SortedSet 结构保存，初始化的时候载入最新一定数量的期次，一般是未来 N 天以及过去 M 天，这里的数量主要保证追号功能和最近开奖号码功能显示正常即可。时间轴对应的时间属性转化为 Long 后作为 SortedSet 的 score，periodId 则为 member，这样每条时间轴均按照对应时间属性从小到大排序，获取满足小于或者大于某个时间点的期次列表使用 Redis 命令即可方便获取。

系统提供periodRedisService.refreshTimeline(gameId)按照指定彩种刷新所有的 Timeline，提供periodRedisService.rebuildTimeline(gameId)按照指定彩种重建所有的 Timeline，此方法会先删除所有 Timeline 的 Key 再刷新。

二级缓存

总计有以下系统需要访问对象（PeriodEnum 枚举类）—— CURRENT_PERIOD、CURRENT_PERIODS、TODAY_PERIODS、CURRENT_SALE_PERIOD、NEXT_SALE_PERIOD、LAST_10AWARD_PERIOD、FUTURE_3DAY_PERIOD、LAST_OPEN_PERIOD、RECENT_3PERIODS、LAST_100AWARD_PERIOD。

每种对象使用 String 结构保存，定时刷新这些已经过期的缓存。系统提供 periodRedisService.refreshPeriodInfo(gameId) 按照指定彩种刷新所有的这些缓存信息，提供 periodRedisService.refreshExpirePeriodInfo(gameId) 按照指定彩种刷新所有的 Key。

| 改善后

@Override
public List<GamePeriod> getCurrentPeriods(Long gameId) {
    String key = RedisConstant.getPeriodDetailKey(gameId, RedisConstant.CURRENT_PERIOD);
    List<GamePeriod> list = redisService.hessian2Get(key);
    if (GameCache.getGame(gameId).getGameType() != Game.GAME_TYPE_TRADITIONAL) {
        list = resetRedisTimeline(gameId, RedisConstant.CURRENT_PERIOD, list);
    }
    return (list == null || list.isEmpty()) ? null : list;
}