🚀 知识随记-----使用现代C++客户端库redis-plus-plus实现redis池缓解高并发
📅 更新时间：2025年7月31日
🏷️ 标签：现代化C++ | redis | redis-plus-plus | redis池 | 高并发
项目场景：
当我们需要用redis的时候，比如实现邮箱验证服务，我们需要判断验证码是否过期，可以使用redis，让邮箱为key，验证码为value，设置过期时间
问题描述
在多客户端需验证码场景下，若仅用单个 Redis，每次交互均需执行 Redis 客户端实例化→建立连接→执行操作→断开连接 流程，造成高频连接创建与销毁的资源浪费
原因分析：
高频连接创建与销毁造成资源浪费的核心原因在于：
1.连接建立的固有开销：每次新建连接需经历 TCP 三次握手、Redis 协议协商及可能的认证流程，这些操作涉及内核态与用户态切换、网络数据包交互，会消耗客户端与服务端的 CPU 算力
2.短连接的资源低效性：验证码存储属于短耗时操作（毫秒级），但连接建立 / 销毁的耗时（通常几十至数百毫秒）远超业务操作本身，导致大量 CPU 时间被用于非核心业务逻辑
3.连接管理的额外损耗：Redis 服务端需为每个连接维护文件描述符、缓冲区等资源，高频创建销毁会引发这些资源的频繁分配与回收，加重内存管理负担
4.并发场景的放大效应：多客户端并发请求时，短连接模式会瞬间产生大量连接请求，可能触发系统级别的连接数限制或端口耗尽，进一步加剧资源竞争与响应延迟
解决方案：
通过建立
Redis连接池（Redis Pool）优化连接管理流程，具体如下：
1.初始化连接池：项目启动时预先创建并初始化一定数量的 Redis 连接，统一纳入连接池管理，避免后续频繁创建新连接。
2.连接获取与归还机制：
定义GetConnection函数：当客户端需要操作 Redis 时（如存储 / 校验验证码），从连接池获取已建立的空闲连接，直接复用现有连接资源。
定义ReturnRedis函数：操作完成后，将连接归还给连接池而非直接销毁，使其可被其他客户端再次调用，实现连接的循环复用。
通过上述方式，可彻底规避高频连接创建与销毁的资源浪费，提升多客户端并发场景下的 Redis 操作效率与系统稳定性
实现redis池：
代码
#pragma once
#include"const.h"
class RedisConPool
{
public:
RedisConPool(std::size_t PoolSize, const std::string& host, const std::string& port, const std::string& password);
~RedisConPool();
std::unique_ptr<sw::redis::Redis> GetConnection();
void ReturnConnection(std::unique_ptr<sw::redis::Redis> redis);
void Close();
private:
std::size_t _poolsize;
std::string _host;
std::string _port;
std::string _password;
std::queue<std::unique_ptr<sw::redis::Redis>> _redis_queue;
std::condition_variable _cond;
std::atomic<bool> _bstop;
std::mutex _mutex;
};
#include "RedisConPool.h"
RedisConPool::RedisConPool(std::size_t PoolSize, const std::string& host, const std::string& port, const std::string& password):_host(host),_port(port),
_password(password), _bstop(false), _poolsize(PoolSize)
{
for (std::size_t i = 0; i < _poolsize; i++)
{
try
{
std::string path = "tcp://" + host + ":" + port;
auto _redis = std::make_unique<sw::redis::Redis>(path);
if (!_password.empty())
{
_redis->auth(_password);
}
std::cout << "redis尝试连接" << std::endl;
_redis->ping();
_redis_queue.push(std::move(_redis));
std::cout << "redis成功放入队列" << std::endl;
}
catch (const sw::redis::Error& e)
{
std::cout << "error in RedisConPool catch and " ;
std::cout << "error is" <<e.what() << std::endl;
continue;
}
}
}
RedisConPool::~RedisConPool()
{
Close();
std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
while (!_redis_queue.empty())
{
_redis_queue.pop();
}
}
void RedisConPool::Close()
{
_bstop = true;
_cond.notify_all();
}
std::unique_ptr<sw::redis::Redis> RedisConPool::GetConnection()
{
if (_bstop)return nullptr;
std::unique_lock<std::mutex> lock(_mutex);
_cond.wait(lock, [this]() {
if (_bstop)return false;
return !_redis_queue.empty();
});
if (_bstop)return nullptr;
auto redis =std::move( _redis_queue.front());
_redis_queue.pop();
return redis;
}
void RedisConPool::ReturnConnection(std::unique_ptr<sw::redis::Redis> redis)
{
if (redis == nullptr)return;
std::lock_guard<std::mutex> lock(_mutex);
if (_bstop)return;
try
{
redis->ping();
_redis_queue.push(std::move(redis));
_cond.notify_one();
}
catch(const sw::redis::Error& e)
{
std::cout << "返回无效，丢弃连接: " << e.what() << std::endl;
}
}
细节点
std::size_t _poolsize 定义池大小
std::string _host 连接redis所需的地址
std::string _port 连接redis所需的端口号
std::string _password 连接redis所需的密码
std::queue<std::unique_ptr< sw::redis::Redis>> _redis_queue 存储redis的队列
std::condition_variable _cond 与互斥锁（如 std::mutex）配合使用 , 实现线程的等待与唤醒机制
std::atomic _bstop 原子性布尔值 用来判断是否停止
std::mutex _mutex 锁
构造函数
RedisConPool::RedisConPool(std::size_t PoolSize, const std::string& host,
const std::string& port, const std::string& password)
我们在构造函数中进行初始化，并且将所有redis进行连接并且放入队列
析构函数
RedisConPool::~RedisConPool()
析构函数中我们调用Close()并且要将队列清空
Close()函数
将条件变量变为true 并且发送信号 唤醒所有正在等待的线程
获取redis函数
std::unique_ptr<sw::redis::Redis> RedisConPool::GetConnection()
通过加锁获取池中的redis
如果暂时无法获取，通过std::condition_variable达到线程休眠的机制，提高了并发性 减少了资源浪费
std::condition_variable机制如下：
_cond.wait(参数1,参数2)
wait() 是条件变量的核心函数，用于让当前线程进入等待状态，直到被唤醒且条件满足。它有两个参数：
第一个参数 lock：一个已经加锁的 std::unique_lock< std::mutex> 对象（必须是 unique_lock，因为 wait() 内部需要临时解锁）
第二个参数 predicate：一个可调用对象（如函数、lambda 表达式），返回 bool，代表 "线程被唤醒后继续执行的条件
执行流程:
线程被唤醒后，会重新获取互斥锁（此时 lock 再次处于加锁状态），然后检查 predicate：
如果 predicate 返回 true：wait() 函数返回，线程继续执行后续代码（此时条件已满足）。
如果 predicate 返回 false：重复步骤 1，再次释放锁并进入休眠，等待下一次唤醒
归还redis函数
void RedisConPool::ReturnConnection(std::unique_ptr<sw::redis::Redis> redis)
通过加锁，将用完后的redis归还到redis队列中