.NET中使用Redis (二)

小近 发布于 2014/12/01 16:05
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很久以前写了一篇文章 .NET中使用Redis 介绍了如何安装Redis服务端,以及如何在.NET中调用Redis读取数据。本文简单介绍如何设计NoSQL数据库,以及如何使用Redis来存储对象。

和传统的关系型数据库不同,NoSQL大部分都是以键值对存储在内存中的,我们不能直接把RDBMS里面的一些做法直接移植到NoSQL中来,一个最主要的原因是,在NoSQL中缺少RDBMS中的一些诸如join ,union以及一些在关系型数据库中效率很高的执行语句,这些在NoSQL不能很好的支持,或者说效率低。

下文首先通过例子介绍在SQLServer中设计一个DB系统以及与NoSQL环境中设计一个DB的区别,最后演示如何在Redis中对数据进行读写操作。

一个简单的博客系统

假设我们要设计一个简单的博客系统,用户可以注册一个博客(Blog),然后可以在上面写文章(Post),文章可以分类(Category)以及添加标签(Tag),用户可以对文章进行评论(Comment)。

在该系统中,我们需要实现,如下基本功能:

  • 首页:显示所有人的博客
  • 首页:显示最近的所有发表的文章
  • 首页:显示所有的最近的评论
  • 首页:显示博客的标签云
  • 首页:显示所有的分类
  • 文章页面:显示文章以及所有的评论
  • 文章页面:添加评论
  • 标签页面:显示所有标签以及标签对应的文章
  • 分类页面:显示所有分类以及分类对应的文章

如果在SQLServer中,相信很简单就可以设计出这样一个DB了。

Blog database in SQLServer

在NoSQL环境中,我们不能直接将上面的结构搬进来,所以需要根据需求重新设计我们的模型。

定义实体

在NoSQL环境下,所有的数据其实都是以key和value的形式存储在内存中的,value通常是序列化为字符串保存的。我们使用redis客户端的时候,可以直接将对象存储,这些客户端在内部实现上帮助我们进行了序列化。所以第一步就是需要定义实体模型:

首先来看User实体:

public class User { public User()
    { this.BlogIds = new List<long>();
    } public long Id { get; set; } public string Name { get; set; } public List<long> BlogIds { get; set; }
}

User实体中,包含了用户的Id,Name以及博客的Id。

然后Blog实体:

public class Blog { public Blog()
    { this.Tags = new List<string>(); this.BlogPostIds = new List<long>();
    } public long Id { get; set; } public long UserId { get; set; } public string UserName { get; set; } public List<string> Tags { get; set; } public List<long> BlogPostIds { get; set; }
}

包含了标签Tag,以及文章Id列表。

文章BolgPost实体:

public class BlogPost { public BlogPost()
    { this.Categories = new List<string>(); this.Tags = new List<string>(); this.Comments = new List<BlogPostComment>();
    } public long Id { get; set; } public long BlogId { get; set; } public string Title { get; set; } public string Content { get; set; } public List<string> Categories { get; set; } public List<string> Tags { get; set; } public List<BlogPostComment> Comments { get; set; }
}

包含了一篇文章的基本信息,如文章分类,文章标签,文章的评论。

最后看评论BlogPostComment实体:

public class BlogPostComment { public string Content { get; set; } public DateTime CreatedDate { get; set; }
}

 class diagrame in Redis

具体实现

实体定义好了之后,我们就可以开始具体实现了。为了演示,这里通过单元测试的方式实现具体功能:

首先要把Redis的服务端启动起来,然后在工程中新建一个Redis客户端,之后的所有操作都通过这个客户端进行。

[TestFixture, Explicit, Category("Integration")] public class BlogPostExample { readonly RedisClient redis = new RedisClient("localhost");

    [SetUp] public void OnBeforeEachTest()
    {
        redis.FlushAll();
        InsertTestData();
    }
}

在单元测试的SetUp中,我们插入一些模拟数据,插入数据的方法为InsetTestData方法:

public void InsertTestData()
{ var redisUsers = redis.As<User>(); var redisBlogs = redis.As<Blog>(); var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var yangUser = new User { Id = redisUsers.GetNextSequence(), Name = "Eric Yang" }; var zhangUser = new User { Id = redisUsers.GetNextSequence(), Name = "Fish Zhang" }; var yangBlog = new Blog {
        Id = redisBlogs.GetNextSequence(),
        UserId = yangUser.Id,
        UserName = yangUser.Name,
        Tags = new List<string> { "Architecture", ".NET", "Databases" },
    }; var zhangBlog = new Blog {
        Id = redisBlogs.GetNextSequence(),
        UserId = zhangUser.Id,
        UserName = zhangUser.Name,
        Tags = new List<string> { "Architecture", ".NET", "Databases" },
    }; var blogPosts = new List<BlogPost>
    { new BlogPost {
            Id = redisBlogPosts.GetNextSequence(),
            BlogId = yangBlog.Id,
            Title = "Memcache",
            Categories = new List<string> { "NoSQL", "DocumentDB" },
            Tags = new List<string> {"Memcache", "NoSQL", "JSON", ".NET"} ,
            Comments = new List<BlogPostComment>
            { new BlogPostComment { Content = "First Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,}, new BlogPostComment { Content = "Second Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,},
            }
        }, new BlogPost {
            Id = redisBlogPosts.GetNextSequence(),
            BlogId = zhangBlog.Id,
            Title = "Redis",
            Categories = new List<string> { "NoSQL", "Cache" },
            Tags = new List<string> {"Redis", "NoSQL", "Scalability", "Performance"},
            Comments = new List<BlogPostComment>
            { new BlogPostComment { Content = "First Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,}
            }
        }, new BlogPost {
            Id = redisBlogPosts.GetNextSequence(),
            BlogId = yangBlog.Id,
            Title = "Cassandra",
            Categories = new List<string> { "NoSQL", "Cluster" },
            Tags = new List<string> {"Cassandra", "NoSQL", "Scalability", "Hashing"},
            Comments = new List<BlogPostComment>
            { new BlogPostComment { Content = "First Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,}
            }
        }, new BlogPost {
            Id = redisBlogPosts.GetNextSequence(),
            BlogId = zhangBlog.Id,
            Title = "Couch Db",
            Categories = new List<string> { "NoSQL", "DocumentDB" },
            Tags = new List<string> {"CouchDb", "NoSQL", "JSON"},
            Comments = new List<BlogPostComment>
            { new BlogPostComment {Content = "First Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,}
            }
        },
    };

    yangUser.BlogIds.Add(yangBlog.Id);
    yangBlog.BlogPostIds.AddRange(blogPosts.Where(x => x.BlogId == yangBlog.Id).Map(x => x.Id));

    zhangUser.BlogIds.Add(zhangBlog.Id);
    zhangBlog.BlogPostIds.AddRange(blogPosts.Where(x => x.BlogId == zhangBlog.Id).Map(x => x.Id));

    redisUsers.Store(yangUser);
    redisUsers.Store(zhangUser);
    redisBlogs.StoreAll(new[] { yangBlog, zhangBlog });
    redisBlogPosts.StoreAll(blogPosts);
}

在方法中,首先在Redis中创建了三个强类型的IRedisTypedClient类型的对象redisUsers,redisBlogs,redisBlogPosts来保存用户信息,博客信息,和文字信息。

var yangUser = new User { Id = redisUsers.GetNextSequence(), Name = "Eric Yang" };

在新建用户的时候,因为Id是自增字段,所以直接调用redisUsers这个client的GetNextSequence()方法就可以获得一个自增的Id。

创建完用户之后,接着创建博客信息:

var yangBlog = new Blog {
    Id = redisBlogs.GetNextSequence(),
    UserId = yangUser.Id,
    UserName = yangUser.Name,
    Tags = new List<string> { "Architecture", ".NET", "Databases" },
};

该博客有几个标签。

在接着创建该博客上发表的若干篇文章:

var blogPosts = new List<BlogPost>
{ new BlogPost {
        Id = redisBlogPosts.GetNextSequence(),
        BlogId = yangBlog.Id,
        Title = "Memcache",
        Categories = new List<string> { "NoSQL", "DocumentDB" },
        Tags = new List<string> {"Memcache", "NoSQL", "JSON", ".NET"} ,
        Comments = new List<BlogPostComment>
        { new BlogPostComment { Content = "First Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,}, new BlogPostComment { Content = "Second Comment!", CreatedDate = DateTime.UtcNow,},
        }
    }
}

每一篇文章都有分类和标签,以及评论。

然后需要给user的BlogsIds和blog的BlogPostIds赋值

yangUser.BlogIds.Add(yangBlog.Id);
yangBlog.BlogPostIds.AddRange(blogPosts.Where(x => x.BlogId == yangBlog.Id).Map(x => x.Id)); 

最后需要把这些信息保存到redis中。

//保存用户信息 redisUsers.Store(yangUser);
redisUsers.Store(zhangUser); //保存博客信息 redisBlogs.StoreAll(new[] { yangBlog, zhangBlog }); //保存所有的文章信息 redisBlogPosts.StoreAll(blogPosts);

现在,利用Redis Desktop Manager,可以查看Reidis中存储的数据:

PostSystemDB

数据准备好了之后,可以实现前面列出的一系列方法了:

显示所有博客

该方法在GetAllBlogs中,实现如下:

[Test] public void Show_a_list_of_blogs()
{ var redisBlogs = redis.As<Blog>(); var blogs = redisBlogs.GetAll();
    blogs.PrintDump();
}

只需要调用GetAll方法即可获取内存中的所有指定类型的对象。

输出结果为:

[
    {
        
        Id: 1,
        UserId: 1,
        UserName: Eric Yang,
        Tags: 
        [
            Architecture,
            .NET,
            Databases
        ],
        BlogPostIds: 
        [
            1,
            3
        ]
    },
    {
        Id: 2,
        UserId: 2,
        UserName: Fish Zhang,
        Tags: 
        [
            Architecture,
            .NET,
            Databases
        ],
        BlogPostIds: 
        [
            2,
            4
        ]
    }
]

显示最近发表的文章和评论

实现如下:

[Test] public void Show_a_list_of_recent_posts_and_comments()
{ //Get strongly-typed clients var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var redisComments = redis.As<BlogPostComment>();
    { //To keep this example let's pretend this is a new list of blog posts var newIncomingBlogPosts = redisBlogPosts.GetAll(); //Let's get back an IList<BlogPost> wrapper around a Redis server-side List. var recentPosts = redisBlogPosts.Lists["urn:BlogPost:RecentPosts"]; var recentComments = redisComments.Lists["urn:BlogPostComment:RecentComments"]; foreach (var newBlogPost in newIncomingBlogPosts)
        { //Prepend the new blog posts to the start of the 'RecentPosts' list recentPosts.Prepend(newBlogPost); //Prepend all the new blog post comments to the start of the 'RecentComments' list newBlogPost.Comments.ForEach(recentComments.Prepend);
        } //Make this a Rolling list by only keep the latest 3 posts and comments recentPosts.Trim(0, 2);
        recentComments.Trim(0, 2); //Print out the last 3 posts: recentPosts.GetAll().PrintDump(); recentComments.GetAll().PrintDump(); }
}

方法中定义了两个key为urn:BlogPost:RecentPosts 和 urn:BlogPostComment:RecentComments的 List对象来保存最近发表的文章和评论:recentPosts.Prepend(newBlogPost)方法表示将新创建的文章插到recentPosts列表的最前面。

Trim方法表示仅保留n个在集合中。

显示博客的标签云

显示博客的标签云方法如下:

[Test] public void Show_a_TagCloud()
{ //Get strongly-typed clients var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var newIncomingBlogPosts = redisBlogPosts.GetAll(); foreach (var newBlogPost in newIncomingBlogPosts)
    { //For every tag in each new blog post, increment the number of times each Tag has occurred newBlogPost.Tags.ForEach(x =>
            redis.IncrementItemInSortedSet("urn:TagCloud", x, 1));
    } //Show top 5 most popular tags with their scores var tagCloud = redis.GetRangeWithScoresFromSortedSetDesc("urn:TagCloud", 0, 4);
    tagCloud.PrintDump();
}

显示标签云的实现,用到了redis中的SortedSet,IncrementItemInSortedSet表示如果有相同的话,值加一,GetRangeWithScoresFromSortedSetDesc方法,获取某一key的前5个对象。

显示所有的分类

显示所有的分类用到了Set对象。

[Test] public void Show_all_Categories()
{ var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var blogPosts = redisBlogPosts.GetAll(); foreach (var blogPost in blogPosts)
    {
        blogPost.Categories.ForEach(x =>
                redis.AddItemToSet("urn:Categories", x));
    } var uniqueCategories = redis.GetAllItemsFromSet("urn:Categories");
    uniqueCategories.PrintDump();
}

显示文章以及其评论

实现如下:

[Test] public void Show_post_and_all_comments()
{ //There is nothing special required here as since comments are Key Value Objects 
    //they are stored and retrieved with the post var postId = 1; var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var selectedBlogPost = redisBlogPosts.GetById(postId.ToString());

    selectedBlogPost.PrintDump();
}

只需要把postId传进去就可以通过GetById的方法获取内存中的对象.

添加评论

首先根据PostId获取BlogPost,然后在Comment属性中添加一个BlogPostComment对象,然后在保存改BlogPost.

[Test] public void Add_comment_to_existing_post()
{ var postId = 1; var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var blogPost = redisBlogPosts.GetById(postId.ToString());
    blogPost.Comments.Add( new BlogPostComment { Content = "Third Post!", CreatedDate = DateTime.UtcNow });
    redisBlogPosts.Store(blogPost); var refreshBlogPost = redisBlogPosts.GetById(postId.ToString());
    refreshBlogPost.PrintDump();
}

显示分类以及分类对应的文章

[Test] public void Show_all_Posts_for_the_DocumentDB_Category()
{ var redisBlogPosts = redis.As<BlogPost>(); var newIncomingBlogPosts = redisBlogPosts.GetAll(); foreach (var newBlogPost in newIncomingBlogPosts)
    { //For each post add it's Id into each of it's 'Cateogry > Posts' index newBlogPost.Categories.ForEach(x =>
                redis.AddItemToSet("urn:Category:" + x, newBlogPost.Id.ToString()));
    } //Retrieve all the post ids for the category you want to view var documentDbPostIds = redis.GetAllItemsFromSet("urn:Category:DocumentDB"); //Make a batch call to retrieve all the posts containing the matching ids 
    //(i.e. the DocumentDB Category posts) var documentDbPosts = redisBlogPosts.GetByIds(documentDbPostIds);

    documentDbPosts.PrintDump();
}

这里首先把所有的文章按照标签新建Set,把相同的分类的文章放到一个Set中,最后根据key即可查找到相应的集合。

总结

本文利用一个简单的博客系统,简要介绍了如何利用Redis存储和获取复杂的数据。由于本文主要为了演示如何与Redis进行交互,所以实体设计的很简陋,没有按照DDD的思想进行设计,在某些设计方面没有遵循前文浅谈依赖注入中使用的原理和方法,后面会写文章对该系统进行重构以使之更加完善。

希望本文对您了解如何利用Redis存储复杂对象有所帮助。

文章来至:近乎sns开发分享社区

参考资料

  1. Designing NoSql Database
  2. Migrations Using Schemaless NoSql
  3. That No SQL Thing: The relational modeling anti pattern in document databases
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