Redis应用

很多人一提到 Redis 就想到“缓存”。确实，缓存是它最常见的用途。但如果从系统设计角度看，它其实更像一个 高速数据结构服务器。因为 Redis 在内存中维护了丰富的数据结构（String、List、Set、ZSet、Hash、Bitmap、Stream 等），很多系统组件都可以直接建立在这些结构之上。

第一类：分布式锁

在分布式系统里，如果多个服务实例同时操作同一个资源，就需要锁来避免并发问题。

Redis 可以通过：

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SET lock_key value NX EX 10

实现一个原子操作：

  • NX：只在 key 不存在时设置
  • EX：设置过期时间

这样就能实现一个 分布式锁。

典型应用：

  • 秒杀系统防止超卖
  • 防止重复提交
  • 任务调度只允许一个实例执行

很多框架（比如 Redisson）都是基于 Redis 实现的。

第二类：消息队列

Redis 也可以当轻量级 MQ 使用。

方式有三种：

  1. List
1
2
LPUSH queue msg
BRPOP queue

生产者 push，消费者 pop。

  1. Pub/Sub（发布订阅）

Redis 自带的发布订阅机制：

1
2
PUBLISH channel message
SUBSCRIBE channel

特点是 实时广播，但不保存消息。

  1. Stream（Redis 5 之后）

Stream 更接近真正的消息队列：

  • 消息持久化
  • 消费者组
  • ACK机制

适合日志流、任务队列等场景。

第三类：分布式限流

在高并发系统里，限流是常见需求。

Redis 可以用 计数器 + 过期时间 实现：

例如限制一个用户每分钟 100 次请求。

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2
INCR user:123:req
EXPIRE user:123:req 60

如果计数 >100 就拒绝。

进一步还可以实现：

  • 滑动窗口限流
  • 漏桶算法
  • 令牌桶算法

很多 API 网关限流方案就是这么做的。

第四类：排行榜

Redis 的 Sorted Set (ZSet) 是一个非常优雅的数据结构。

它内部是：

  • 跳表 (Skip List) + Hash

可以高效支持：

  • 按 score 排序
  • 获取前 N 名

例如游戏排行榜：

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2
ZADD rank 100 playerA
ZADD rank 90 playerB

查询：

1
ZREVRANGE rank 0 9

这种排行榜查询复杂度大约 O(logN)，非常适合实时榜单。

第五类：会话存储（Session Store）

很多网站会把用户登录状态存在 Redis。

原因很简单：

  • 访问速度快
  • 可以共享给多个服务器
  • 可以设置自动过期

例如：

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session:uid -> 用户信息

常见于：

  • Spring Session
  • 分布式 Web 系统

第六类：计数系统

Redis 的 INCR 是原子操作，非常适合做计数。

例如：

  • 文章阅读量
  • 视频播放量
  • 点赞数
1
INCR article:1001:view

高并发下也不会出现计数错误。

第七类：实时统计（Bitmap / HyperLogLog）

Redis 提供了两个很有意思的数据结构。

Bitmap

可以记录用户行为：

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用户是否签到
用户是否活跃

例如：

1
SETBIT sign:20260310 uid 1

可以统计：

  • 连续签到
  • 活跃用户

HyperLogLog

用来统计 去重数量（UV），内存只需要 12KB。

适合统计：

  • 日活 DAU
  • 页面 UV

第八类：延迟队列

Redis 的 ZSet 还能实现延迟任务。

原理：

  • score = 执行时间
  • 定期扫描最小 score

例如：

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ZADD delay_queue 1710000000 order123

等时间到了再执行任务。

应用：

  • 订单超时取消
  • 定时通知
  • 延迟任务

第九类：实时地理位置

Redis 有 GEO 数据结构。

例如：

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GEOADD location 116.4 39.9 user1

可以查询：

  • 附近的人

  • 附近的店

很多**LBS系统（Location Based Service）**就用这个。

总结

Redis除了做缓存之外，在实际项目中还有很多应用场景。因为 Redis 是一个基于内存的数据结构数据库，提供了丰富的数据结构和原子操作，所以在高并发系统中经常被用来实现一些基础组件。

比如第一，可以用Redis实现分布式锁，通过SET NX EX的原子操作控制多个服务实例对共享资源的并发访问。
第二，可以用List或Stream实现消息队列，用于异步任务处理或者系统解耦。
第三，可以利用Sorted Set实现排行榜，例如游戏积分榜或者热度榜。
第四，还可以利用INCR等原子操作实现分布式限流或计数器，比如限制接口的访问频率。

所以总体来说，Redis 不只是一个缓存工具，在很多系统中也被当作一个高性能的数据结构服务来使用。