Redis：分组与设备在 Redis 中缓存存储设计

一、缓存存储结构设计

• 分组与设备的映射关系（使用 Set 结构）：
  • 键格式：采用 group:{groupId}:devices 的格式作为 Redis 中 Set 的键，例如 group:1:devices 就代表了分组 ID 为 1 的分组所关联的设备集合。
  • 值内容：Set 中的元素为设备 ID，如 device001、device002 等。这样的设计使得可以方便且高效地判断某个设备是否属于特定分组、快速添加或移除设备到分组中，利用了 Set 数据结构操作成员的高效性（时间复杂度为 O(1)），非常适合维护分组与设备之间多对多的映射关系。
• 设备详细信息（使用 Hash 结构）：
  • 键格式：以 device:{deviceId} 作为键，像 device:device001 即对应设备 ID 为 device001 的设备详细信息存储位置。
  • 值内容：Hash 内部存储设备的各项属性，例如 { "name": "设备名称", "status": "on", "type": "1" }，通过不同的字段（field）存储设备名称、状态、类型等信息，便于后续根据设备 ID 精准查询和更新设备的某一项或多项属性，借助 Redis 的 HGET、HSET 等命令能灵活操作这些属性值。

二、Spring Boot 中的实现示例

创建操作分组与设备缓存的服务类：

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.TimeUnit;@Service
public class GroupDeviceCacheService {private final RedisTemplate<String, String> redisTemplate;public GroupDeviceCacheService(RedisTemplate<String, String> redisTemplate) {this.redisTemplate = redisTemplate;}// 添加设备到分组的方法public void addDeviceToGroup(String groupId, String deviceId) {redisTemplate.opsForSet().add("group:" + groupId + ":devices", deviceId);}// 从分组移除设备的方法public void removeDeviceFromGroup(String groupId, String deviceId) {redisTemplate.opsForSet().remove("group:" + groupId + ":devices", deviceId);}// 获取分组下所有设备 ID 的方法public Set<String> getDevicesByGroup(String groupId) {return redisTemplate.opsForSet().members("group:" + groupId + ":devices");}// 获取设备详细信息的方法public Map<String, String> getDeviceInfo(String deviceId) {return redisTemplate.opsForHash().entries("device:" + deviceId);}// 更新设备某一属性的方法（以更新状态为例）public void updateDeviceStatus(String deviceId, String newStatus) {redisTemplate.opsForHash().put("device:" + deviceId, "status", newStatus);}// 设置分组与设备映射关系缓存过期时间的方法（可按需调用）public void setGroupDeviceMappingExpire(String groupId, long expireTime, TimeUnit timeUnit) {redisTemplate.expire("group:" + groupId + ":devices", expireTime, timeUnit);}
}

代码实现了如添加设备到分组、移除设备、查询分组下设备以及设备详细信息的获取和更新等核心功能，同时还可以设置缓存的过期时间来控制缓存数据的有效期。

三、优势与应用场景

• 优势：
  • 操作高效性：Set 结构用于分组与设备的映射，在添加、删除设备以及判断设备所属分组等操作上效率高；Hash 结构存储设备详细信息能快速查询和更新单个属性，整体提升了缓存数据的读写性能，满足频繁的设备管理操作需求。
  • 数据清晰性与可维护性：两种结构清晰地划分了分组与设备的关联以及设备自身的属性信息，逻辑上易于理解和维护，无论是新增、修改还是查询相关数据，代码的可读性和可扩展性都较好。
  • 灵活应对业务变化：可以方便地根据业务需求扩展设备属性（在 Hash 结构中添加新的 field），或者调整分组与设备的关联关系（通过 Set 操作），很好地适配智能家居业务场景下可能出现的变化。
• 应用场景：
  • 智能家居系统：用于管理家庭内不同房间分组（如客厅分组、卧室分组）下的各类智能设备（智能音箱、智能灯具等），可以快速查询设备状态、控制设备，也能方便地进行设备在不同房间分组间的迁移等操作。