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详解Redis中地理位置功能Geospatial的应用

作者:蜀山剑客李沐白

Geospatial Indexes 是 Redis 提供的一种数据结构,用于存储和查询地理位置信息,这篇文章就来和大家详细讲讲Geospatial的具体应用吧

Geospatial Indexes 是 Redis 提供的一种数据结构,用于存储和查询地理位置信息。它可以将地理位置的经度和纬度编码为二维平面上的点,并支持根据距离或矩形区域查询附近的地理位置点,这使得它在很多场景下被广泛应用,比如 LBS(Location Based Service)、智能推荐、出行规划等。

Redis 中 Geospatial Indexes 是通过有序集合实现的,其内部使用 zset 数据类型来存储地理位置点的经纬度和成员信息。其中,经纬度以浮点数表示,成员信息则可以是用户 ID、商铺名称等。

在使用 Geospatial Indexes 时,我们需要注意以下几个方面:

Geospatial Indexes 的数据结构

Geospatial Indexes 在 Redis 中是通过 zset 实现的,其中地理位置点的经纬度被编码为 zset 中每个 member 的分数。具体来说,Redis 在将经纬度编码为分数时,使用了 zset 的有序性质,将其转化为一个唯一的、不可重复的浮点数。

例如,如果我们要存储以下三个地理位置点:

39.9042° N, 116.4074° E
上海 31.2304° N, 121.4737° E
广州 23.1291° N, 113.2644° E

则可以将经纬度编码为分数,存入 zset 中,如下图所示:

ZADD city_geo_location 116.4074 39.9042 "北京"
ZADD city_geo_location 121.4737 31.2304 "上海"
ZADD city_geo_location 113.2644 23.1291 "广州"

此时,zset 中的每个 member 都代表了一个地理位置点,其分数则代表了该点的唯一标识,在进行距离或矩形区域查询时将会用到。

常用命令

Redis 中的 Geospatial Indexes 提供了一组命令来管理和查询地理位置数据,包括以下命令:

1.GEOADD:向有序集合中添加一个或多个地理位置元素。

语法:GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]

参数:

示例:GEOADD restaurants 139.7329 35.6634 "Sushi Dai" 139.7712 35.7100 "Afuri Ramen" 139.7198 35.7101 "Komoro Soba"

2.GEOPOS:获取指定成员在有序集合中的经纬度坐标。

语法:GEOPOS key member [member ...]

参数:

返回值:一个二维数组,每个子数组表示一个成员的经纬度坐标,每个子数组包含两个元素,分别表示经度和纬度。

示例:GEOPOS restaurants "Sushi Dai" "Komoro Soba",返回值为 [["139.7329","35.6634"],["139.7198","35.7101"]]

3.GEODIST:获取有序集合中两个成员之间的距离。

语法:GEODIST key member1 member2 [unit]

参数:

返回值:两个成员之间的距离值,以指定的单位表示。

示例:GEODIST restaurants "Sushi Dai" "Komoro Soba" km,返回值为 "2.0499"

4.GEORADIUS:按照给定的经纬度坐标和半径范围查找有序集合中符合条件的元素。

语法:GEORADIUS key longitude latitude radius m|km|mi|ft [WITHCOORD] [WITHDIST] [ASC|DESC] [COUNT count]

参数:

返回值:若干个符合条件的元素(根据查询参数而定),每个元素由成员名、经度坐标和纬度坐标组成。如果指定了 WITHDIST 参数,则每个元素还包含距离值。如果指定了 WITHCOORD 参数,则每个元素还包含经纬度坐标。

示例:GEORADIUS restaurants 139.7329 35.6634 5 km WITHCOORD WITHDIST,表示查找以经纬度 (139.7329, 35.6634) 为中心,半径为 5 公里范围内的所有元素,并返回它们与中心点之间的距离值和经纬度坐标。

5.GEORADIUSBYMEMBER:按照给定的成员名和半径范围查找有序集合中符合条件的元素。

语法:GEORADIUSBYMEMBER key member radius m|km|mi|ft [WITHCOORD] [WITHDIST] [ASC|DESC] [COUNT count]

参数:

返回值:若干个符合条件的元素(根据查询参数而定),每个元素由成员名、经度坐标和纬度坐标组成。如果指定了 WITHDIST 参数,则每个元素还包含距离值。如果指定了 WITHCOORD 参数,则每个元素还包含经纬度坐标。

示例:GEORADIUSBYMEMBER restaurants "Sushi Dai" 5 km WITHCOORD WITHDIST,表示查找以成员名 "Sushi Dai" 对应的经纬度为中心,半径为 5 公里范围内的所有元素,并返回它们与中心点之间的距离值和经纬度坐标。

6.GEOHASH:获取指定成员在有序集合中的 Geohash 值。

语法:GEOHASH key member [member ...]

参数:

返回值:一个数组,每个元素表示一个成员的 Geohash 值。

示例:GEOHASH restaurants "Sushi Dai" "Komoro Soba",返回值为 ["xn7743","xn773w"]

7.GEOINTERSECTS:检查指定的两个成员之间是否存在任何交集。

语法:GEOINTERSECTS key member1 member2

参数:

返回值:一个整数值,如果两个成员之间存在交集,则返回 1,否则返回 0。

示例:GEOINTERSECTS restaurants "Sushi Dai" "Komoro Soba",如果 "Sushi Dai" 和 "Komoro Soba" 代表的位置之间存在任何交集,则返回 1,否则返回 0。

实用场景示例

1. 找出某一经纬度周围的餐馆

import redis.clients.jedis.GeoRadiusResponse;
import redis.clients.jedis.GeoUnit;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.List;
public class RestaurantFinder {
    private final static String HOST = "localhost";
    private final static int PORT = 6379;
    private final static int TIMEOUT = 5000;
    private final static String PASSWORD = "";
    private static final String KEY_RESTAURANT_LOCATION = "restaurant_location";
    private static Jedis jedis = null;
    static {
        try {
            jedis = new Jedis(HOST, PORT, TIMEOUT);
            if (!PASSWORD.isEmpty()) {
                jedis.auth(PASSWORD);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 添加餐馆的经纬度信息
     *
     * @param longitude 经度
     * @param latitude  纬度
     * @param name      餐馆名称
     * @return
     */
    public Long addRestaurant(double longitude, double latitude, String name) {
        return jedis.geoadd(KEY_RESTAURANT_LOCATION, longitude, latitude, name);
    }
    /**
     * 根据给定的坐标和半径查找周围的餐馆
     *
     * @param longitude 经度
     * @param latitude  纬度
     * @param radius    半径,单位为米
     * @return
     */
    public List<GeoRadiusResponse> findNearbyRestaurants(double longitude, double latitude, double radius) {
        return jedis.georadius(KEY_RESTAURANT_LOCATION, longitude, latitude, radius, GeoUnit.M);
    }
    /**
     * 测试
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        RestaurantFinder finder = new RestaurantFinder();
        finder.addRestaurant(121.451087, 31.228591, "麦当劳");
        finder.addRestaurant(121.454987, 31.227568, "星巴克");
        finder.addRestaurant(121.455831, 31.225719, "肯德基");
        List<GeoRadiusResponse> restaurants = finder.findNearbyRestaurants(121.453289, 31.228032, 500);
        for (GeoRadiusResponse restaurant : restaurants) {
            System.out.println(restaurant.getMemberByString() + " " + restaurant.getDistance());
        }
    }
}

2. 按照距离排序查询景点

import redis.clients.jedis.GeoRadiusParam;
import redis.clients.jedis.GeoRadiusResponse;
import redis.clients.jedis.GeoUnit;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import java.util.List;
public class ScenicSpotFinder {
    private final static String HOST = "localhost";
    private final static int PORT = 6379;
    private final static int TIMEOUT = 5000;
    private final static String PASSWORD = "";
    private static final String KEY_SPOT_LOCATION = "spot_location";
    private static Jedis jedis = null;
    static {
        try {
            jedis = new Jedis(HOST, PORT, TIMEOUT);
            if (!PASSWORD.isEmpty()) {
                jedis.auth(PASSWORD);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 添加景点的经纬度信息
     *
     * @param longitude 经度
     * @param latitude  纬度
     * @param name      景点名称
     * @return
     */
    public Long addScenicSpot(double longitude, double latitude, String name) {
        return jedis.geoadd(KEY_SPOT_LOCATION, longitude, latitude, name);
    }
    /**
     * 根据给定的坐标和半径查找周围的景点,并按照距离排序
     *
     * @param longitude 经度
     * @param latitude  纬度
     * @param radius    半径,单位为米
     * @return
     */
    public List<GeoRadiusResponse> findNearbyScenicSpots(double longitude, double latitude, double radius) {
        GeoRadiusParam geoRadiusParam = GeoRadiusParam.geoRadiusParam().sortAscending();
        return jedis.georadius(KEY_SPOT_LOCATION, longitude, latitude, radius, GeoUnit.M, geoRadiusParam);
    }
    /**
     * 测试
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        ScenicSpotFinder finder = new ScenicSpotFinder();
        finder.addScenicSpot(121.451087, 31.228591, "东方明珠");
        finder.addScenicSpot(121.454987, 31.227568, "外滩");
        finder.addScenicSpot(121.455831, 31.225719, "人民广场");
        List<GeoRadiusResponse> spots = finder.findNearbyScenicSpots(121.453289, 31.228032, 500);
        for (GeoRadiusResponse spot : spots) {
            System.out.println(spot.getMemberByString() + " " + spot.getDistance());
        }
    }
}

3. 根据经纬度计算两点距离

import redis.clients.jedis.GeoUnit;
import redis.clients.jedis.Jedis;
public class DistanceCalculator {
    private final static String HOST = "localhost";
    private final static int PORT = 6379;
    private final static int TIMEOUT = 5000;
    private final static String PASSWORD = "";
    private static Jedis jedis = null;
    static {
        try {
            jedis = new Jedis(HOST, PORT, TIMEOUT);
            if (!PASSWORD.isEmpty()) {
                jedis.auth(PASSWORD);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 计算两个经纬度之间的距离
     *
     * @param longitude1 经度1
     * @param latitude1  纬度1
     * @param longitude2 经度2
     * @param latitude2  纬度2
     * @return
     */
    public Double calculateDistance(double longitude1, double latitude1, double longitude2, double latitude2) {
        return jedis.geodist("distance", longitude1, latitude1, longitude2, latitude2, GeoUnit.M);
    }
    /**
     * 测试
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        DistanceCalculator calculator = new DistanceCalculator();
        double distance = calculator.calculateDistance(121.453289, 31.228032, 121.451087, 31.228591);
        System.out.println(distance);
    }
}

在实际开发中,需要注意以下几点:

以上就是详解Redis中地理位置功能Geospatial的应用的详细内容,更多关于Redis Geospatial的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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