Redis(03)-GeoHash原理及使用

GeoHash

适用场景

当需要查询“附近的人员”这种功能的时候,如果使用mysql数据库这种方式存储经纬度的信息,指定一定的范围信息后,再通过计算当前人员距离值进行排序,这个过程,只要是数据查询量稍微大一点就会出现性能问题,好在redis提供现成的解决方案GeoHash

实现原理

Redis中实现的GeoHash算法是将显示中的地点信息转化成一个长度为52的整数。然后将其存放在zset里面(其底层是使用zset进行实现的。 我们可以使用zrem 进行数据的删除。),zset的value值就是用户的ID ,score值就是GeoHash的52位整数值,在redis中使用的时候,通过zset的score排序就可以得到附近的元素,然后在将score值还原成经纬度坐标信息即可

使用方式

  • geoadd:加入经纬度以及集合名称的多个三维数组
    • (例:geoadd company 116.48105 33.999484 jili)加入吉利汽车公司的地址
    • (例:geoadd company 146.48105 77.999484 baoma)加入宝马公司的地址
  • geodist:用于计算两个元素之间的距离,携带集合名称,两个节点的名称和距离单位
    • (例:geodist company baoma jili km)获取宝马和吉利公司的距离(单位km)
  • geopos:获取集合元素中任意元素的经纬度坐标
    • (例:geodist company baoma)获取宝马公司的经纬度坐标(会稍微有一些误差)
  • georadiusbymember:最主要的方法,用来指定查询元素附近的其他元素
    • (例:georadiusbymember company baoma 20 km count 3 desc)获取宝马公司附近20km内最多三个元素按照距离倒序

注意:在真是场景中使用Geo的时候如果业务数据过大,例如顺分车查找附件的人,人员和车比较多的时候,所有的数据都存储在一个zset中,就会导致一个节点过大的问题,所以可以对数据根据地理位置进行拆分,例如顺风车可以根据不同的城市,或者不同的区,使用不同的zset

原理

GeoHash算法使用二分切割法,将二维的经纬度数据映射到一维的整数,这样所有的元素都将挂载到一条线上,地球纬度区间是[-90,90],经度区间是[-180,180]。 将它展开想象长一个矩形



通过刚才的方法,我们能够将地球的表面转换成二维空间的平面。那接下来要将二维转变成一维。如果切割二维空间,可以切割出很多正方形。如何表示这个正方形呢?最简单的方法是在平面上进行遍历。每遍历到一个点,就给它标注一个值,比如00、01、10、11,随着二进制数字增加,相当于遍历面上不同的位置。



当将空间划分为四块时候,编码的顺序分别是左下角00,左上角01,右下脚10,右上角11,也就是类似于Z的曲线。当我们递归的将各个块分解成更小的子块时可以标识更小的空间范围(如上图二中所示),如从0000开始到1111结束编码的顺序是自相似的(分形),每一个子快也形成Z曲线,这种类型的曲线被称为Peano空间填充曲线

Geohash 通过将节点数据编码转换成一维数据,(base 32 和 base 36) 会将落到网格中的二进制数据编码成字符串,再使用B树索引快速查找出需要的数据。

Java使用案例(伪代码)

import redis.clients.jedis.*;
import redis.clients.jedis.params.geo.GeoRadiusParam;

/**
  * 增加地理位置的坐标
  * @param key
  * @param coordinate
  * @param memberId
  * @return
  */
    public static Long geoadd(String key, GeoCoordinate coordinate, String memberId) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        jedis.geoadd(key,coordinate.getLongitude(),coordinate.getLatitude(),memberName);
        jedis.close();
    }

/**
  * 增加地理位置的坐标
  * @param key
  * @param coordinate
  * @param memberId
  * @return
  */
    public static Long geoadd(String key, GeoCoordinate coordinate, String memberId) {
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        jedis.geoadd(key,coordinate.getLongitude(),coordinate.getLatitude(),memberName);
        jedis.close();
    }

/**
  * 根据给定地理位置坐标获取指定范围内的地理位置集合
  *(返回匹配位置的经纬度 + 匹配位置与给定地理位置的距离 + 从近到远排序,)
  * @param key
  * @param coordinate
  * @param radius
  * @return  List<GeoRadiusResponse>
  */
    public static List<GeoRadiusResponse> geoRadius(String key, GeoCoordinate coordinate, double radius) {
            Jedis jedis= jedisPool.getResource();
            List<GeoRadiusResponse> list =  jedis.georadius(
                        key, 
                        coordinate.getLongitude(), 
                        coordinate.getLatitude(), 
                        radius,
                        GeoUnit.KM, 
                        GeoRadiusParam.geoRadiusParam().withDist().withCoord().sortAscending());
            jedis.close();
            return  
    }