redis 是一个高性能键值存储数据库，非常流行，被广泛用于缓存、消息队列、数据存储等场景。这篇文章将介绍如何使用 go 语言来实现一个简单的 redis 数据库。
Redis 数据结构
Redis 是一种键值存储数据库，其中键和值都可以是各种数据类型。Redis 支持五种基本数据类型：
- 字符串（String）：Redis 的最基本的数据类型，字符串类型是二进制安全的，意味着它们可以包含任何数据，该类型的最大数据长度为 512 MB。
- 列表（List）：列表类型是一个双向链表，每个节点都包含一个字符串，允许在列表的两端进行挂入、移动、弹出等操作。
- 集合（Set）：集合类型是一个无序集合，包含唯一的、不重复的字符串。
- 哈希表（Hash）：哈希表类型是具有字符串字段和对应值的无序散列表，字符串字段是唯一的，用于存储键值对。
- 有序集合（ZSet）：有序集合类型是一个排名的无序集合，包含唯一的、不重复的成员和每个成员关联的有序分数。
以上这些数据类型中，字符串、列表、哈希表和有序集合是最常用的类型。
与其它数据库不同的是 Redis 出于性能考虑使用了单线程模型，而且大量使用了内存，需要经常将数据写入磁盘。
立即学习“go语言免费学习笔记（深入）”；
Redis 的命令
Redis 的命令（Commands）是由客户端发送 Redis 服务器的消息，它们通常是纯文本格式并以
作为命令和参数之间的分隔符。每个命令都由一个或多个参数组成，其中第一个参数是命令名称。Redis 的命令可以用来操作 Redis 数据库中的数据，例如读取和写入数据、创建和删除键等。
下面是几个常用命令的示例：
-
SET：设置一个键值对。
set key value -
GET：获取指定键的值。
get key -
INCR：将指定键的值加 1。
incr key -
DECR：将指定键的值减 1。
decr key -
EXPIRE：设置键的过期时间。
expire key seconds
实现 Redis 数据库
为了实现 Redis 数据库，我们需要创建五个类型的数据结构：字符串、列表、集合、哈希表和有序集合。我们还需要实现 Redis 服务器使之能够接受客户端命令并处理这些命令。
首先，我们需要定义一个 Redis 数据库的结构体，它可以存储所有的键值对，并包含五个类型的数据结构：
type RedisDB struct {
StringData map[string]string
ListData map[string][]string
SetData map[string]map[string]bool
HashData map[string]map[string]string
ZsetData map[string]map[string]float64
}接下来，我们定义处理 Redis 命令的方法。我们可以使用 switch 语句针对每个命令名称编写一个 case 语句，然后根据命令名称和参数分派到对应的方法，例如：
func (r *RedisDB) ExecuteCommand(command []string) interface{} {
switch strings.ToLower(command[0]) {
case "get":
return r.Get(command[1])
case "set":
r.Set(command[1], command[2])
return "OK"
case "del":
r.Del(command[1:]...)
return "OK"
case "exists":
return r.Exists(command[1])
case "expire":
r.Expire(command[1], command[2])
return "OK"
}
return fmt.Sprintf("Error: unknown command %s", command[0])
}我们需要实现一个方法来处理每个 Redis 命令。例如，下面是 GET 命令的实现：
func (r *RedisDB) Get(key string) interface{} {
result, ok := r.StringData[key]
if !ok {
return nil
}
return result
}SET 命令的实现如下：
func (r *RedisDB) Set(key, value string) {
r.StringData[key] = value
}DEL 命令的实现如下：
func (r *RedisDB) Del(keys ...string) {
for i := range keys {
delete(r.StringData, keys[i]) // 删除字符串
delete(r.ListData, keys[i]) // 删除列表
delete(r.SetData, keys[i]) // 删除集合
delete(r.HashData, keys[i]) // 删除哈希表
delete(r.ZsetData, keys[i]) // 删除有序集合
}
}EXISTS 命令的实现如下：
func (r *RedisDB) Exists(key string) interface{} {
_, ok1 := r.StringData[key]
_, ok2 := r.ListData[key]
_, ok3 := r.SetData[key]
_, ok4 := r.HashData[key]
_, ok5 := r.ZsetData[key]
if ok1 || ok2 || ok3 || ok4 || ok5 {
return true
}
return false
}最后，我们为 Redis 数据库实现了一个简单的命令解析器，它从客户端接收命令，并将它们传递到数据库的命令处理方法中，以获得一个结果。代码如下：
func (r *RedisDB) CommandParser(conn net.Conn) {
defer conn.Close()
reader := bufio.NewReader(conn)
for {
command, err := reader.ReadString('
')
if err != nil {
return
}
command = strings.TrimRight(command, "
")
if len(command) == 0 {
continue
}
args := strings.Split(command, " ")
result := r.ExecuteCommand(args)
data, _ := json.Marshal(result)
conn.Write(data)
conn.Write([]byte("
"))
}
}这样，我们就实现了一个简单的 Redis 数据库。
测试 Redis 数据库
我们可以使用 telnet 来测试 Redis 数据库。首先，运行 Redis 服务器：
redis := RedisDB{
StringData: make(map[string]string),
ListData: make(map[string][]string),
SetData: make(map[string]map[string]bool),
HashData: make(map[string]map[string]string),
ZsetData: make(map[string]map[string]float64),
}
listener, err := net.Listen("tcp", ":6379")
if err != nil {
log.Fatal("Unable to listen on port 6379", err)
}
for {
conn, err := listener.Accept()
if err != nil {
log.Println("Error accepting connection", err)
continue
}
go redis.CommandParser(conn)
}然后，使用 telnet 来连接 Redis 服务器：
telnet localhost 6379
在 telnet 中输入命令来测试 Redis 数据库：
set name john OK get name "john" exists name true expire name 60 OK del name OK
这样，我们就成功实现了一个简单的 Redis 数据库。当然，这只是一个基本的实现，实际的 Redis 数据库还包含许多高级特性，例如发布/订阅、Lua 脚本、事务、持久化、集群等等。但是本文提供的这个简单版本足够你了解 Redis 的基本实现原理。
