一、緩存存儲結構設計

• 分組與設備的映射關系（使用 Set 結構）：
  • 鍵格式：采用 group:{groupId}:devices 的格式作為 Redis 中 Set 的鍵，例如 group:1:devices 就代表了分組 ID 為 1 的分組所關聯的設備集合。
  • 值內容：Set 中的元素為設備 ID，如 device001、device002 等。這樣的設計使得可以方便且高效地判斷某個設備是否屬于特定分組、快速添加或移除設備到分組中，利用了 Set 數據結構操作成員的高效性（時間復雜度為 O(1)），非常適合維護分組與設備之間多對多的映射關系。
• 設備詳細信息（使用 Hash 結構）：
  • 鍵格式：以 device:{deviceId} 作為鍵，像 device:device001 即對應設備 ID 為 device001 的設備詳細信息存儲位置。
  • 值內容：Hash 內部存儲設備的各項屬性，例如 { "name": "設備名稱", "status": "on", "type": "1" }，通過不同的字段（field）存儲設備名稱、狀態、類型等信息，便于后續根據設備 ID 精準查詢和更新設備的某一項或多項屬性，借助 Redis 的 HGET、HSET 等命令能靈活操作這些屬性值。

二、Spring Boot 中的實現示例

創建操作分組與設備緩存的服務類：

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;}// 添加設備到分組的方法public void addDeviceToGroup(String groupId, String deviceId) {redisTemplate.opsForSet().add("group:" + groupId + ":devices", deviceId);}// 從分組移除設備的方法public void removeDeviceFromGroup(String groupId, String deviceId) {redisTemplate.opsForSet().remove("group:" + groupId + ":devices", deviceId);}// 獲取分組下所有設備 ID 的方法public Set<String> getDevicesByGroup(String groupId) {return redisTemplate.opsForSet().members("group:" + groupId + ":devices");}// 獲取設備詳細信息的方法public Map<String, String> getDeviceInfo(String deviceId) {return redisTemplate.opsForHash().entries("device:" + deviceId);}// 更新設備某一屬性的方法（以更新狀態為例）public void updateDeviceStatus(String deviceId, String newStatus) {redisTemplate.opsForHash().put("device:" + deviceId, "status", newStatus);}// 設置分組與設備映射關系緩存過期時間的方法（可按需調用）public void setGroupDeviceMappingExpire(String groupId, long expireTime, TimeUnit timeUnit) {redisTemplate.expire("group:" + groupId + ":devices", expireTime, timeUnit);}
}

代碼實現了如添加設備到分組、移除設備、查詢分組下設備以及設備詳細信息的獲取和更新等核心功能，同時還可以設置緩存的過期時間來控制緩存數據的有效期。

三、優勢與應用場景

• 優勢：
  • 操作高效性：Set 結構用于分組與設備的映射，在添加、刪除設備以及判斷設備所屬分組等操作上效率高；Hash 結構存儲設備詳細信息能快速查詢和更新單個屬性，整體提升了緩存數據的讀寫性能，滿足頻繁的設備管理操作需求。
  • 數據清晰性與可維護性：兩種結構清晰地劃分了分組與設備的關聯以及設備自身的屬性信息，邏輯上易于理解和維護，無論是新增、修改還是查詢相關數據，代碼的可讀性和可擴展性都較好。
  • 靈活應對業務變化：可以方便地根據業務需求擴展設備屬性（在 Hash 結構中添加新的 field），或者調整分組與設備的關聯關系（通過 Set 操作），很好地適配智能家居業務場景下可能出現的變化。
• 應用場景：
  • 智能家居系統：用于管理家庭內不同房間分組（如客廳分組、臥室分組）下的各類智能設備（智能音箱、智能燈具等），可以快速查詢設備狀態、控制設備，也能方便地進行設備在不同房間分組間的遷移等操作。