什么是发布订阅？
Redis 发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式：发送者(pub)发送消息，订阅者(sub)接收消息。
Redis 的 subscribe 命令可以让客户端订阅任意数量的频道， 每当有新信息发送到被订阅的频道时， 信息就会被发送给所有订阅指定频道的客户端。
☛ 下图展示了频道 channel1 ， 以及订阅这个频道的三个客户端 —— client2 、 client5 和 client1 之间的关系：☛ 当有新消息通过 publish 命令发送给频道 channel1 时， 这个消息就会被发送给订阅它的三个客户端：
为什么要用发布订阅？
熟悉消息中间件的同学都知道，针对消息订阅发布功能，市面上很多大厂使用的是kafka、RabbitMQ、ActiveMQ, RocketMQ等这几种，redis的订阅发布功能跟这三者相比，相对轻量，针对数据准确和安全性要求没有那么高可以直接使用，适用于小公司。
redis 的List数据类型结构提供了 blpop 、brpop 命令结合 rpush、lpush 命令可以实现消息队列机制，基于双端链表实现的发布与订阅功能
这种方式存在两个局限性：
- 不能支持一对多的消息分发。
- 如果生产者生成的速度远远大于消费者消费的速度，易堆积大量未消费的消息
◇ 双端队列图解如下：
✦ 解析：双端队列模式只能有一个或多个消费者轮着去消费，却不能将消息同时发给其他消费者
◇ 发布/订阅模式图解如下：
✦ 解析：redis订阅发布模式，生产者生产完消息通过频道分发消息，给订阅了该频道的所有消费
发布/订阅如何使用？
Redis有两种发布/订阅模式：
- 基于频道(Channel)的发布/订阅
- 基于模式(pattern)的发布/订阅
操作命令如下
基于频道(Channel)的发布/订阅
"发布/订阅" 包含2种角色：发布者和订阅者。发布者可以向指定的频道(channel)发送消息；订阅者可以订阅一个或者多个频道(channel)，所有订阅此频道的订阅者都会收到此消息。
- 订阅者订阅频道 subscribe channel [channel ...]
--------------------------客户端1（订阅者） ：订阅频道 ---------------------
# 订阅 “meihuashisan” 和 “csdn” 频道（如果不存在则会创建频道）
127.0.0.1:6379> subscribe meihuashisan csdn
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe" -- 返回值类型：表示订阅成功！
2) "meihuashisan" -- 订阅频道的名称
3) (integer) 1 -- 当前客户端已订阅频道的数量
1) "subscribe"
2) "csdn"
3) (integer) 2
#注意：订阅后，该客户端会一直监听消息，如果发送者有消息发给频道，这里会立刻接收到消息
- 发布者发布消息 publish channel message
-----------------------客户端2（发布者）：发布消息给频道 -------------------
# 给“meihuashisan”这个频道 发送一条消息：“I am meihuashisan”
127.0.0.1:6379> publish meihuashisan "I am meihuashisan"
(integer) 1 # 接收到信息的订阅者数量，无订阅者返回0
客户端2(发布者)发布消息给频道后，此时我们再来观察 客户端1(订阅者)的客户端窗口变化：
--------------------------客户端1（订阅者） ：订阅频道 -----------------
127.0.0.1:6379> subscribe meihuashisan csdn
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe" -- 返回值类型：表示订阅成功！
2) "meihuashisan" -- 订阅频道的名称
3) (integer) 1 -- 当前客户端已订阅频道的数量
1) "subscribe"
2) "csdn"
3) (integer) 2
--------------------变化如下：（实时接收到了该频道的发布者的消息）------------
1) "message" -- 返回值类型：消息
2) "meihuashisan" -- 来源（从哪个频道发过来的）
3) "I am meihuashisan" -- 消息内容
命令操作图解如下：
注意：如果是先发布消息，再订阅频道，不会收到订阅之前就发布到该频道的消息！
注意：进入订阅状态的客户端，不能使用除了subscribe、unsubscribe、psubscribe 和 punsubscribe 这四个属于"发布/订阅"之外的命令，否则会报错！
这里的客户端指的是 jedis、lettuce的客户端，redis-cli是无法退出订阅状态的！更多关于 Redis 学习的文章，请参阅：NoSQL 数据库系列之 Redis ，本系列持续更新中。
实现原理
底层通过字典实现。pubsub_channels 是一个字典类型，保存订阅频道的信息：字典的key为订阅的频道， 字典的value是一个链表， 链表中保存了所有订阅该频道的客户端
struct redisServer {
/* General */
pid_t pid;
//省略百十行
// 将频道映射到已订阅客户端的列表(就是保存客户端和订阅的频道信息)
dict *pubsub_channels; /* Map channels to list of subscribed clients */
}
实现图如下：
频道订阅：订阅频道时先检查字段内部是否存在；不存在则为当前频道创建一个字典且创建一个链表存储客户端id；否则直接将客户端id插入到链表中。
取消频道订阅：取消时将客户端id从对应的链表中删除；如果删除之后链表已经是空链表了，则将会把这个频道从字典中删除。
发布：首先根据 channel 定位到字典的键， 然后将信息发送给字典值链表中的所有客户端
基于模式(pattern)的发布/订阅
如果有某个/某些模式和该频道匹配，所有订阅这个/这些频道的客户端也同样会收到信息。
图解
下图展示了一个带有频道和模式的例子， 其中 com.ahead.* 频道匹配了 com.ahead.juc 频道和 com.ahead.thread 频道， 并且有不同的客户端分别订阅它们三个，如下图：
当有信息发送到com.ahead.thread 频道时， 信息除了发送给 client 4 和 client 5 之外， 还会发送给订阅 com.ahead.* 频道模式的 client x 和 client y
✦ 解析：反之也是，如果当有消息发送给 com.ahead.juc 频道，消息发送给订阅了 juc 频道的客户端之外，还会发送给订阅了 com.ahead.* 频道的客户端： client x 、client y
通配符中?表示1个占位符，*表示任意个占位符(包括0)，?*表示1个以上占位符。
- 订阅者订阅频道 psubscribe pattern [pattern ...]
--------------------------客户端1（订阅者） ：订阅频道 --------------------
# 1. ------------订阅 “a?” "com.*" 2种模式频道--------------
127.0.0.1:6379> psubscribe a? com.*
# 进入订阅状态后处于阻塞，可以按Ctrl+C键退出订阅状态
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
---------------订阅成功-------------------
1) "psubscribe" -- 返回值的类型：显示订阅成功
2) "a?" -- 订阅的模式
3) (integer) 1 -- 目前已订阅的模式的数量
1) "psubscribe"
2) "com.*"
3) (integer) 2
---------------接收消息 （已订阅 “a?” "com.*" 两种模式！）-----------------
# ---- 发布者第1条命令：publish ahead "hello"
结果：没有接收到消息，匹配失败，不满足 “a?” ，“？”表示一个占位符， a后面的head有4个占位符
# ---- 发布者第2条命令： publish aa "hello" （满足 “a?”）
1) "pmessage" -- 返回值的类型：信息
2) "a?" -- 信息匹配的模式：a?
3) "aa" -- 信息本身的目标频道：aa
4) "hello" -- 信息的内容："hello"
# ---- 发布者第3条命令：publish com.juc "hello2"（满足 “com.*”, *表示任意个占位符）
1) "pmessage" -- 返回值的类型：信息
2) "com.*" -- 匹配模式：com.*
3) "com.juc" -- 实际频道：com.juc
4) "hello2" -- 信息："hello2"
---- 发布者第4条命令：publish com. "hello3"（满足 “com.*”, *表示任意个占位符）
1) "pmessage" -- 返回值的类型：信息
2) "com.*" -- 匹配模式：com.*
3) "com." -- 实际频道：com.
4) "hello3" -- 信息："hello3"
- 发布者发布消息 publish channel message
------------------------客户端2（发布者）：发布消息给频道 ------------------
注意：订阅者已订阅 “a?” "com.*" 两种模式！
# 1. ahead 不符合“a?”模式，?表示1个占位符
127.0.0.1:6379> publish ahead "hello"
(integer) 0 -- 匹配失败，0:无订阅者
# 2. aa 符合“a?”模式，?表示1个占位符
127.0.0.1:6379> publish aa "hello"
(integer) 1
# 3. 符合“com.*”模式，*表示任意个占位符
127.0.0.1:6379> publish com.juc "hello2"
(integer) 1
# 4. 符合“com.*”模式，*表示任意个占位符
127.0.0.1:6379> publish com. "hello3"
(integer) 1
命令操作图解如下：
实现原理
底层是pubsubPattern节点的链表。
struct redisServer {
//...
list *pubsub_patterns;
// ...
}
// 1303行订阅模式列表结构：
typedef struct pubsubPattern {
client *client; -- 订阅模式客户端
robj *pattern; -- 被订阅的模式
} pubsubPattern;
实现图如下：
模式订阅：新增一个pubsub_pattern数据结构添加到链表的最后尾部，同时保存客户端ID。
取消模式订阅：从当前的链表pubsub_pattern结构中删除需要取消的pubsubPattern结构。
使用小结
订阅者(listener)负责订阅频道(channel)；发送者(publisher)负责向频道发送二进制的字符串消息，然后频道收到消息时，推送给订阅者。
使用场景
- 电商中，用户下单成功之后向指定频道发送消息，下游业务订阅支付结果这个频道处理自己相关业务逻辑
- 粉丝关注功能
- 文章推送
使用注意
- 客户端需要及时消费和处理消息。
- 客户端订阅了channel之后，如果接收消息不及时，可能导致DCS实例消息堆积，当达到消息堆积阈值（默认值为32MB），或者达到某种程度（默认8MB）一段时间（默认为1分钟）后，服务器端会自动断开该客户端连接，避免导致内部内存耗尽。
- 客户端需要支持重连。
- 当连接断开之后，客户端需要使用subscribe或者psubscribe重新进行订阅，否则无法继续接收消息。
- 不建议用于消息可靠性要求高的场景中。
- Redis的pubsub不是一种可靠的消息系统。当出现客户端连接退出，或者极端情况下服务端发生主备切换时，未消费的消息会被丢弃。
更多关于 Redis 学习的文章，请参阅：NoSQL 数据库系列之 Redis ，本系列持续更新中。
深入理解
我们通过几个问题，来深入理解Redis的订阅发布机制
基于频道(Channel)的发布/订阅如何实现的？
底层是通过字典（图中的pubsub_channels）实现的，这个字典就用于保存订阅频道的信息：字典的键为正在被订阅的频道， 而字典的值则是一个链表， 链表中保存了所有订阅这个频道的客户端。
- 数据结构
比如说，在下图展示的这个 pubsub_channels 示例中， client2 、 client5 和 client1 就订阅了 channel1 ， 而其他频道也分别被别的客户端所订阅：
- 订阅
当客户端调用 SUBSCRIBE 命令时， 程序就将客户端和要订阅的频道在 pubsub_channels 字典中关联起来。
举个例子，如果客户端 client10086 执行命令 SUBSCRIBE channel1 channel2 channel3 ，那么前面展示的 pubsub_channels 将变成下面这个样子：
- 发布
当调用 PUBLISH channel message 命令， 程序首先根据 channel 定位到字典的键， 然后将信息发送给字典值链表中的所有客户端。
比如说，对于以下这个 pubsub_channels 实例， 如果某个客户端执行命令 PUBLISH channel1 "hello moto" ，那么 client2 、 client5 和 client1 三个客户端都将接收到 "hello moto" 信息：
- 退订
使用 UNSUBSCRIBE 命令可以退订指定的频道， 这个命令执行的是订阅的反操作：它从 pubsub_channels 字典的给定频道（键）中， 删除关于当前客户端的信息， 这样被退订频道的信息就不会再发送给这个客户端。
基于模式(Pattern)的发布/订阅如何实现的？
底层是pubsubPattern节点的链表。
- 数据结构 redisServer.pubsub_patterns 属性是一个链表，链表中保存着所有和模式相关的信息：
struct redisServer {
// ...
list *pubsub_patterns;
// ...
};
链表中的每个节点都包含一个 redis.h/pubsubPattern 结构：
typedef struct pubsubPattern {
redisClient *client;
robj *pattern;
} pubsubPattern;
client 属性保存着订阅模式的客户端，而 pattern 属性则保存着被订阅的模式。
每当调用 PSUBSCRIBE 命令订阅一个模式时， 程序就创建一个包含客户端信息和被订阅模式的 pubsubPattern 结构， 并将该结构添加到 redisServer.pubsub_patterns 链表中。
作为例子，下图展示了一个包含两个模式的 pubsub_patterns 链表， 其中 client123 和 client256 都正在订阅 tweet.shop.* 模式：
- 订阅
如果这时客户端 client10086 执行 PSUBSCRIBE broadcast.list.* ， 那么 pubsub_patterns 链表将被更新成这样：
通过遍历整个 pubsub_patterns 链表，程序可以检查所有正在被订阅的模式，以及订阅这些模式的客户端。
- 发布
发送信息到模式的工作也是由 PUBLISH 命令进行的, 显然就是匹配模式获得Channels，然后再把消息发给客户端。
- 退订
使用 PUNSUBSCRIBE 命令可以退订指定的模式， 这个命令执行的是订阅模式的反操作：程序会删除 redisServer.pubsub_patterns 链表中， 所有和被退订模式相关联的 pubsubPattern 结构， 这样客户端就不会再收到和模式相匹配的频道发来的信息。更多关于 Redis 学习的文章，请参阅：NoSQL 数据库系列之 Redis ，本系列持续更新中。
SpringBoot结合Redis发布/订阅实例？
最佳实践是通过RedisTemplate，关键代码如下：
// 发布
redisTemplate.convertAndSend("my_topic_name", "message_content");
// 配置订阅
RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
container.setConnectionFactory(connectionFactory);
container.addMessageListener(xxxMessageListenerAdapter, "my_topic_name");
总结
1、redis的订阅频道的信息是redis服务器进程自己维持在pubsub_channels链表字典当中。字典的KEY为被订阅的频道，值为订阅的客户端。
2、当发送者发送消息时，redis服务器遍历频道对应的所有客户端，然后将消息发送到所订阅的客户端上。
3、当有信息发送时，除了订阅该频道的客户端会收到消息，以及和订阅了匹配频道的客户端，其它客户端是收不到该信息的。
4、退订频道、退订模式和订阅频道、订阅模式是两组反操作。
应用场景
俗话说的好，知识学得好不好，还得看用到哪。反正笔者看到redis的发布与订阅的模式的特点后，第一时间想到的是可以用来做一个实时聊天系统，还可以用来做分布式架构中写的过程，利用redis的实时发布功能，把要写入的值及时快速的分发到各个写入程序当中，保证分布式架构中数据的完整一致性。再比如博客系统和自媒体平台中，粉丝关注功能，就比如现在我的200000粉丝，当我发布文章时，就可以及时推送文章到粉丝的客户端上。总而言之，应用的场景比较多，需要大家多思考，多交流。
参考来源：blog.csdn.net/w15558056319/article/details/121490953 pdai.tech/md/db/nosql-redis/db-redis-x-pub-sub.html https://www.wenjiangs.com/doc/mt0ueji7b8sc
