Redis的发布与订阅功能由PUBLISH、SUBSCRIBE、PSUBSCRIBE等命令组成。
通过执行SUBSCRIBE命令，客户端可以订阅一个或多个频道，从而成为这些频道的订阅者（subscriber）：每当有其他客户端向被订阅的频道发送消息（message）时，频道的所有订阅者都会收到这条消息。
SUBSCRIBE "news.it"
那么这三个客户端就是"news.it"频道的订阅者，如图18-1所示。
如果这时某个客户端执行命令
PUBLISH "news.it" "hello"
向"news.it"频道发送消息"hello"，那么"news.it"的三个订阅者都将收到这条消息，如图18-2所示。
除了订阅频道之外，客户端还可以通过执行PSUBSCRIBE命令订阅一个或多个模式，从而成为这些模式的订阅者：每当有其他客户端向某个频道发送消息时，消息不仅会被发送给这个频道的所有订阅者，它还会被发送给所有与这个频道相匹配的模式的订阅者。
■ 客户端A 正在订阅频道"news.it"。
■ 客户端B 正在订阅频道"news.et"。
■ 客户端C 和客户端D 正在订阅与"news.it"频道和"news.et"频道相匹配的模式"news.[ie]t"。
如果这时某个客户端执行命令
PUBLISH "news.it" "hello"
向"news.it"频道发送消息"hello"，那么不仅正在订阅"news.it"频道的客户端A会收到消息，客户端C和客户端D也同样会收到消息，因为这两个客户端正在订阅匹配"news.it"频道的"news.[ie]t"模式，如图18-4所示。
与此类似，如果某个客户端执行命令
PUBLISH "news.et" "world"
向"news.et"频道发送消息"world"，那么不仅正在订阅"news.et"频道的客户端B会收到消息，客户端C和客户端D也同样会收到消息，因为这两个客户端正在订阅匹配"news.et"频道的"news.[ie]t"模式，如图18-5所示。
18.1 频道的订阅与退订
当一个客户端执行SUBSCRIBE命令订阅某个或某些频道的时候，这个客户端与被订阅频道之间就建立起了一种订阅关系。
Redis将所有频道的订阅关系都保存在服务器状态的pubsub_channels字典里面，这个字典的键是某个被订阅的频道，而键的值则是一个链表，链表里面记录了所有订阅这个频道的客户端：
struct redisServer {
// ...
// 保存所有频道的订阅关系
dict *pubsub_channels;
// ...
};
比如说，图18-6就展示了一个pubsub_channels字典示例，这个字典记录了以下信息：
■ client-1、client-2、client-3三个客户端正在订阅"news.it"频道。
■ 客户端client-4正在订阅"news.sport"频道。
■ client-5和client-6两个客户端正在订阅"news.business"频道。
18.1.1 订阅频道
每当客户端执行SUBSCRIBE命令订阅某个或某些频道的时候，服务器都会将客户端与被订阅的频道在pubsub_channels字典中进行关联。
根据频道是否已经有其他订阅者，关联操作分为两种情况执行：
■ 如果频道已经有其他订阅者，那么它在pubsub_channels字典中必然有相应的订阅者链表，程序唯一要做的就是将客户端添加到订阅者链表的末尾。
■ 如果频道还未有任何订阅者，那么它必然不存在于pubsub_channels字典，程序首先要在pubsub_channels字典中为频道创建一个键，并将这个键的值设置为空链表，然后再将客户端添加到链表，成为链表的第一个元素。
举个例子，假设服务器pubsub_channels字典的当前状态如图18-6所示，那么当客户端client-10086执行命令
SUBSCRIBE "news.sport" "news.movie"
之后，pubsub_channels字典将更新至图18-7所示的状态，其中用虚线包围的是新添加的节点：
■ 更新后的pubsub_channels 字典新增了"news.movie"键，该键对应的链表值只包含一个client-10086节点，表示目前只有client-10086一个客户端在订阅"news.movie"频道。
■ 至于原本就已经有客户端在订阅的"news.sport"频道，client-10086的节点放在了频道对应链表的末尾，排在client-4节点的后面。
SUBSCRIBE命令的实现可以用以下伪代码来描述：
def subscribe(*all_input_channels):
# 遍历输入的所有频道
for channel in all_input_channels:
# 如果channel不存在于pubsub_channels字典（没有任何订阅者）
# 那么在字典中添加channel键，并设置它的值为空链表
if channel not in server.pubsub_channels:
server.pubsub_channels[channel] = []
# 将订阅者添加到频道所对应的链表的末尾
server.pubsub_channels[channel].append(client)
18.1.2 退订频道
UNSUBSCRIBE命令的行为和SUBSCRIBE命令的行为正好相反，当一个客户端退订某个或某些频道的时候，服务器将从pubsub_channels中解除客户端与被退订频道之间的关联：
■ 程序会根据被退订频道的名字，在pubsub_channels字典中找到频道对应的订阅者链表，然后从订阅者链表中删除退订客户端的信息。
■ 如果删除退订客户端之后，频道的订阅者链表变成了空链表，那么说明这个频道已经没有任何订阅者了，程序将从pubsub_channels字典中删除频道对应的键。
举个例子，假设pubsub_channels的当前状态如图18-8所示，那么当客户端client-10086执行命令
UNSUBSCRIBE "news.sport" "news.movie"
之后，图中用虚线包围的两个节点将被删除（如图18-9所示）：
■ 在pubsub_channels字典更新之后，client-10086的信息已经从"news.sport" 频道和"news.movie"频道的订阅者链表中被删除了。
■ 另外，因为删除client-10086之后，频道"news.movie" 已经没有任何订阅者，因此键"news.movie" 也从字典中被删除了。
UNSUBSCRIBE命令的实现可以用以下伪代码来描述：
def unsubscribe(*all_input_channels):
# 遍历要退订的所有频道
for channel in all_input_channels:
# 在订阅者链表中删除退订的客户端
server.pubsub_channels[channel].remove(client)
# 如果频道已经没有任何订阅者了（订阅者链表为空）
# 那么将频道从字典中删除
if len(server.pubsub_channels[channel]) == 0:
server.pubsub_channels.remove(channel)
18.2 模式的订阅与退订
前面说过，服务器将所有频道的订阅关系都保存在服务器状态的pubsub_channels属性里面，与此类似，服务器也将所有模式的订阅关系都保存在服务器状态的pubsub_patterns属性里面:
struct redisServer {
// ...
// 保存所有模式订阅关系
list *pubsub_patterns;
// ...
};
pubsub_patterns属性是一个链表，链表中的每个节点都包含着一个pubsub Pattern结构，这个结构的pattern属性记录了被订阅的模式，而client属性则记录了订阅模式的客户端：
typedef struct pubsubPattern {
// 订阅模式的客户端
redisClient *client;
// 被订阅的模式
robj *pattern;
} pubsubPattern;
图18-10是一个pubsubPattern结构示例，它显示客户端client-9正在订阅模式"news.*"。
图18-11展示了一个pubsub_patterns链表示例，这个链表记录了以下信息：
■ 客户端client-7正在订阅模式"music."。
■ 客户端client-8正在订阅模式"book."。
■ 客户端client-9正在订阅模式"news.*"。
18.2.1 订阅模式
每当客户端执行PSUBSCRIBE命令订阅某个或某些模式的时候，服务器会对每个被订阅的模式执行以下两个操作：
1）新建一个pubsubPattern结构，将结构的pattern属性设置为被订阅的模式，client属性设置为订阅模式的客户端。
2）将pubsubPattern结构添加到pubsub_patterns链表的表尾。举个例子，假设服务器中pubsub_patterns链表的当前状态如图18-12所示。
那么当客户端client-9执行命令
PSUBSCRIBE "news.*"
之后，pubsub_patterns链表将更至新图18-13所示的状态，其中用虚线包围的是新添加的pubsubPattern结构。
PSUBSCRIBE命令的实现原理可以用以下伪代码来描述：
def psubscribe(*all_input_patterns):
# 遍历输入的所有模式
for pattern in all_input_patterns:
# 创建新的pubsubPattern结构
# 记录被订阅的模式，以及订阅模式的客户端
pubsubPattern = create_new_pubsubPattern()
pubsubPattern.client = client
pubsubPattern.pattern = pattern
# 将新的pubsubPattern追加到pubsub_patterns链表末尾
server.pubsub_patterns.append(pubsubPattern)
18.2.2 退订模式
模式的退订命令PUNSUBSCRIBE是PSUBSCRIBE命令的反操作：当一个客户端退订某个或某些模式的时候，服务器将在pubsub_patterns链表中查找并删除那些pattern属性为被退订模式，并且client属性为执行退订命令的客户端的pubsubPattern结构。
举个例子，假设服务器pubsub_patterns链表的当前状态如图18-14所示。
那么当客户端client-9执行命令
PUNSUBSCRIBE "news.*"
之后，client属性为client-9，pattern属性为"news.*"的pubsubPattern结构将被删除，pubsub_patterns链表将更新至图18-15所示的样子。
PUNSUBSCRIBE命令的实现原理可以用以下伪代码来描述：
def punsubscribe(*all_input_patterns):
# 遍历所有要退订的模式
for pattern in all_input_patterns:
# 遍历pubsub_patterns链表中的所有pubsubPattern结构
for pubsubPattern in server.pubsub_patterns:
# 如果当前客户端和pubsubPattern记录的客户端相同
# 并且要退订的模式也和pubsubPattern记录的模式相同
if client == pubsubPattern.client and \
pattern == pubsubPattern.pattern:
# 那么将这个pubsubPattern从链表中删除
server.pubsub_patterns.remove(pubsubPattern)
18.3 发送消息
当一个Redis客户端执行PUBLISH <channel> <message>命令将消息message发送给频道channel的时候，服务器需要执行以下两个动作：
1）将消息message发送给channel频道的所有订阅者。
2）如果有一个或多个模式pattern与频道channel相匹配，那么将消息message发送给pattern模式的订阅者。
接下来的两个小节将分别介绍这两个动作的实现方式。
18.3.1 将消息发送给频道订阅者
因为服务器状态中的pubsub_channels字典记录了所有频道的订阅关系，所以为了将消息发送给channel频道的所有订阅者，PUBLISH命令要做的就是在pubsub_channels字典里找到频道channel的订阅者名单（一个链表），然后将消息发送给名单上的所有客户端。举个例子，假设服务器pubsub_channels字典当前的状态如图18-16所示。
如果这时某个客户端执行命令
PUBLISH "news.it" "hello"
那么PUBLISH命令将在pubsub_channels字典中查找键"news.it"对应的链表值，并通过遍历链表将消息"hello"发送给"news.it"频道的三个订阅者：client-1、client-2和client-3。
PUBLISH命令将消息发送给频道订阅者的方法可以用以下伪代码来描述：
def channel_publish(channel, message):
# 如果channel键不存在于pubsub_channels字典中
# 那么说明channel频道没有任何订阅者
# 程序不做发送动作，直接返回
if channel not in server.pubsub_channels:
return
# 运行到这里，说明channel频道至少有一个订阅者
# 程序遍历channel频道的订阅者链表
# 将消息发送给所有订阅者
for subscriber in server.pubsub_channels[channel]:
send_message(subscriber, message)
18.3.2 将消息发送给模式订阅者
因为服务器状态中的pubsub_patterns链表记录了所有模式的订阅关系，所以为了将消息发送给所有与channel频道相匹配的模式的订阅者，PUBLISH命令要做的就是遍历整个pubsub_patterns链表，查找那些与channel频道相匹配的模式，并将消息发送给订阅了这些模式的客户端。
举个例子，假设pubsub_patterns链表的当前状态如图18-17所示。
如果这时某个客户端执行命令
PUBLISH "news.it" "hello"
那么PUBLISH命令会首先将消息"hello"发送给"news.it"频道的所有订阅者，然后开始在pubsub_patterns链表中查找是否有被订阅的模式与"news.it"频道相匹配，结果发现"news.it"频道和客户端client-9订阅的"news.*"频道匹配，于是命令将消息"hello"发送给客户端client-9。
PUBLISH命令将消息发送给模式订阅者的方法可以用以下伪代码来描述：
def pattern_publish(channel, message):
# 遍历所有模式订阅消息
for pubsubPattern in server.pubsub_patterns:
# 如果频道和模式相匹配
if match(channel, pubsubPattern.pattern):
# 那么将消息发送给订阅该模式的客户端
send_message(pubsubPattern.client, message)
最后，PUBLISH命令的实现可以用以下伪代码来描述：
def publish(channel, message):
# 将消息发送给channel频道的所有订阅者
channel_publish(channel, message)
# 将消息发送给所有和channel频道相匹配的模式的订阅者
pattern_publish(channel, message)
18.4 查看订阅信息
PUBSUB命令是Redis 2.8新增加的命令之一，客户端可以通过这个命令来查看频道或者模式的相关信息，比如某个频道目前有多少订阅者，又或者某个模式目前有多少订阅者，诸如此类。
18.4.1 PUBSUB CHANNELS
PUBSUB CHANNELS [pattern]子命令用于返回服务器当前被订阅的频道，其中pattern参数是可选的：
■ 如果不给定pattern参数，那么命令返回服务器当前被订阅的所有频道。
■ 如果给定pattern参数，那么命令返回服务器当前被订阅的频道中那些与pattern 模式相匹配的频道。
这个子命令是通过遍历服务器pubsub_channels字典的所有键（每个键都是一个被订阅的频道），然后记录并返回所有符合条件的频道来实现的，这个过程可以用以下伪代码来描述：
def pubsub_channels(pattern=None):
# 一个列表，用于记录所有符合条件的频道
channel_list = []
# 遍历服务器中的所有频道
# （也即是pubsub_channels字典的所有键）
for channel in server.pubsub_channels:
# 当以下两个条件的任意一个满足时，将频道添加到链表里面：
#1 ）用户没有指定pattern参数
#2 ）用户指定了pattern参数，并且channel和pattern匹配
if (pattern is None) or match(channel, pattern):
channel_list.append(channel)
# 向客户端返回频道列表
return channel_list
举个例子，对于图18-18所示的pubsub_channels字典来说，执行PUBSUB CHANNELS命令将返回服务器目前被订阅的四个频道：
redis> PUBSUB CHANNELS
1) "news.it"
2) "news.sport"
3) "news.business"
4) "news.movie"
另一方面，执行PUBSUB CHANNELS "news.[is]" 命令将返回"news.it"和"news.sport"两个频道，因为只有这两个频道和"news.[is]"模式相匹配：
redis> PUBSUB CHANNELS "news.[is]*"
1) "news.it"
2) "news.sport"
18.4.2 PUBSUB NUMSUB
PUBSUB NUMSUB [channel-1 channel-2 ... channel-n]子命令接受任意多个频道作为输入参数，并返回这些频道的订阅者数量。
这个子命令是通过在pubsub_channels字典中找到频道对应的订阅者链表，然后返回订阅者链表的长度来实现的（订阅者链表的长度就是频道订阅者的数量），这个过程可以用以下伪代码来描述：
def pubsub_numsub(*all_input_channels):
# 遍历输入的所有频道
for channel in all_input_channels:
# 如果pubsub_channels字典中没有channel这个键
# 那么说明channel频道没有任何订阅者
if channel not in server.pubsub_channels:
# 返回频道名
reply_channel_name(channel)
# 订阅者数量为0
reply_subscribe_count(0)
# 如果pubsub_channels字典中存在channel键
# 那么说明channel频道至少有一个订阅者
else:
# 返回频道名
reply_channel_name(channel)
# 订阅者链表的长度就是订阅者数量
reply_subscribe_count(len(server.pubsub_channels[channel]))
举个例子，对于图18-19所示的pubsub_channels字典来说，对字典中的四个频道执行PUBSUB NUMSUB命令将获得以下回复：
redis> PUBSUB NUMSUB news.it news.sport news.business news.movie
1) "news.it"
2) "3"
3) "news.sport"
4) "2"
5) "news.business"
6) "2"
7) "news.movie"
8) "1"
18.4.3 PUBSUB NUMPAT
PUBSUB NUMPAT子命令用于返回服务器当前被订阅模式的数量。
这个子命令是通过返回pubsub_patterns链表的长度来实现的，因为这个链表的长度就是服务器被订阅模式的数量，这个过程可以用以下伪代码来描述：
def pubsub_numpat():
# pubsub_patterns链表的长度就是被订阅模式的数量
reply_pattern_count(len(server.pubsub_patterns))
举个例子，对于图18-20所示的pubsub_patterns链表来说，执行PUBSUB NUMPAT命令将返回3：
redis> PUBSUB NUMPAT
(integer) 3
小结
■ 服务器状态在pubsub_channels字典保存了所有频道的订阅关系：SUBSCRIBE 命令负责将客户端和被订阅的频道关联到这个字典里面，而UNSUBSCRIBE命令则负责解除客户端和被退订频道之间的关联。
■ 服务器状态在pubsub_patterns链表保存了所有模式的订阅关系：PSUBSCRIBE命令负责将客户端和被订阅的模式记录到这个链表中，而PUNSUBSCRIBE命令则负责移除客户端和被退订模式在链表中的记录。
■ PUBLISH命令通过访问pubsub_channels字典来向频道的所有订阅者发送消息，通过访问pubsub_patterns链表来向所有匹配频道的模式的订阅者发送消息。
■ PUBSUB命令的三个子命令都是通过读取pubsub_channels字典和pubsub_patterns链表中的信息来实现的。
