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。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:
- 地理位置点的经纬度采用 WGS-84 坐标系表示;
- 距离单位默认为米,可以通过参数设置为其他单位;
- 矩形区域查询默认采用左闭右开的方式,即包括左边界,不包括右边界。
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:
key
:必需,要添加元素的有序集合的键名。longitude
:必需,要添加元素的经度值,范围为 -180 到 180 度。latitude
:必需,要添加元素的纬度值,范围为 -90 到 90 度。member
:必需,要添加元素的成员名,必须为字符串类型。
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:
key
:必需,要获取经纬度坐标的有序集合的键名。member
:必需,要获取经纬度坐标的元素的成员名,可以指定多个成员名。
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:
key
:必需,要计算距离的有序集合的键名。member1
:必需,第一个成员的名字。member2
:必需,第二个成员的名字。unit
:可选,默认为米,表示要返回的距离单位,可以是以下四种单位之一:"m"(米)、"km"(千米)、"mi"(英里)、"ft"(英尺)。
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:
key
:必需,要查询的有序集合的键名。longitude
:必需,中心点的经度值,范围为 -180 到 180 度。latitude
:必需,中心点的纬度值,范围为 -90 到 90 度。radius
:必需,半径范围,可以是以下格式之一:m(米)、km(千米)、mi(英里)或 ft(英尺)。m|km|mi|ft
:必需,半径范围的单位,可以是以下四种单位之一:"m"(米)、"km"(千米)、"mi"(英里)、"ft"(英尺)。WITHCOORD
:可选,指示返回结果是否包含元素的经纬度坐标。如果指定了该参数,则结果将包含经纬度坐标,否则不包含经纬度坐标。WITHDIST
:可选,指示返回结果是否包含元素与中心点之间的距离值。如果指定了该参数,则结果将包含距离值,否则不包含距离值。ASC|DESC
:可选,指示返回结果是否按照距离值(从小到大)排序。如果指定了该参数,则结果将按距离值排序,否则默认按有序集合中的顺序返回结果。COUNT count
:可选,指示返回结果的数量限制。如果指定了该参数,则结果将最多包含count
个元素,否则返回所有符合条件的元素。
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:
key
:必需,要查询的有序集合的键名。member
:必需,中心点的成员名。radius
:必需,半径范围,可以是以下格式之一:m(米)、km(千米)、mi(英里)或 ft(英尺)。m|km|mi|ft
:必需,半径范围的单位,可以是以下四种单位之一:"m"(米)、"km"(千米)、"mi"(英里)、"ft"(英尺)。WITHCOORD
:可选,指示返回结果是否包含元素的经纬度坐标。如果指定了该参数,则结果将包含经纬度坐标,否则不包含经纬度坐标。WITHDIST
:可选,指示返回结果是否包含元素与中心点之间的距离值。如果指定了该参数,则结果将包含距离值,否则不包含距离值。ASC|DESC
:可选,指示返回结果是否按照距离值(从小到大)排序。如果指定了该参数,则结果将按距离值排序,否则默认按有序集合中的顺序返回结果。COUNT count
:可选,指示返回结果的数量限制。如果指定了该参数,则结果将最多包含count
个元素,否则返回所有符合条件的元素。
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:
key
:必需,要获取 Geohash 值的有序集合的键名。member
:必需,要获取 Geohash 值的元素的成员名,可以指定多个成员名。
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:
key
:必需,要检查交集的有序集合的键名。member1
:必需,第一个成员的名字。member2
:必需,第二个成员的名字。
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:
- 每个位置都需要一个唯一的标识符。
- 经度和纬度的值需要使用正确的格式。
- 半径的单位为米。
- Redis 地理位置功能支持多种查询方式,例如矩形查询、关键字查询等,需要根据实际需求进行选择。
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!