Redis
SQL:关系型数据库
NoSQL:非关系型数据库
1. 初识redis
Redis诞生于2009年全称是Remote Dictionary Server,远程词典服务器,是一个基于内存的键值型NoSQL数据库;
Redis特征:
- 键值(key-value)型,value支持多种不同数据结构,功能丰富;
- 多线程,每个命令具备原子性;
- 低延迟,速度快(基于内存IO,多路复用,良好的编码);
- 支持数据持久化;
- 支持主从集群,分片集群;
- 支持多语言客户端;
2. Redis命令
2.1Redis通用命令
通用指令是部分数据类型的,都可以使用的指令,常见的有:
-
KEYS:查看符合模板的所有key,不建议在生产环境设备上指定;
-
DEL:删除一个指定的KEY;
-
EXISTS:判断key是否存在;
-
EXPIRE:给一个key设置有效期,有效期到期时该key会被自动删除;
-
TTL:查看一个key的剩余有效期;
通过help[command]可以查看一个命令的具体用法,例如
help keys;
2.2 String类型
String类型,也就是字符串类型,是Redis中最简单的存储类型;
其value是字符串,不过根据字符串的格式不同,又可以分为3类:
- String:普通字符串;
- int:整数类型,可以做自增,自减操作;
- float:浮点类型,可以做自增,自减操作;
不管是哪种格式,底层都是字节数组形式存储,只不过编码方式不同,字符串类型的最大空间不能超过512m;
String类型的常见命令
- SET:添加或修改已经存在的一个String类型的键值对;
- GET:根据key获取String类型的value;
- MSET:批量添加多个String类型的键值对;
- MGET:根据多个key获取多个String类型的value;
- INCR:让一个整型的key自增1;
- INCRBY:让一个整型的key自增并指定步长,例如:incrby num 2 :让num值自增2;
- INCRBYFLOAT:让一个浮点类型的数字自增并指定步长;
- SETNX:添加一个String类型的键值对,前提是这个key不存在,否则不执行;
- SETEX:添加一个String类型的键值对,并且指定有效期;
2.3 Redis的key的结构
Redis的key允许有多个单词形成层级结构,多个单词之间用':'隔开,格式如下:
项目名:业务名:类型:id
2.4 Hash类型
hash类型,也叫散列,其value是一个无序字典,类似于java中的HashMap结构;
String结构是将对象序列化为JSON字符串后存储,当需要修改某个字段时很不方便;
Hash结构可以将对象中的每个字段独立存储,可以针对单个字段做CRUD;
Hash类型的常见命令:
- HSET key field value: 添加或修改hash类型key的field的值;
- HGET key field: 获取一个hash类型key的field的值;
- HMSET: 批量添加多个hash类型key的field的值;
- HMGET: 批量获取多个hash类型key的field的值;
- HGETALL:获取一个hash类型的key中的所有的field和value;
- HKEYS:获取一个hash类型的key中的所有的field;
- HVALS:获取一个hash类型的key中的所有的value;
- HINCRBY:让一个hash类型key的字段值自增并指定步长;
- HSETNX:添加一个hash类型的key的field值,前提是这个field不存在,否则不执行;
2.5 List类型
Redis中的List类型与java中的LinkedList类似,可以看做是一个双向链表,既可以支持正向检索和也可以支持反向检索;
特征也与LinkedList类似:
- 有序
- 元素可以重复
- 插入和删除快
- 查询速度一般
常用来存储一个有序数据,例如:朋友圈点赞列表,评论列表等;
List的常见命令
- LPUSH key element ...:向列表左侧插入一个或多个元素;
- LPOP key:移除并返回列表左侧的第一个元素,没有则返回nil;
- RPUSH key element ...:向列表右侧插入一个或多个元素;
- RPOP key:移除并返回列表右侧的第一个元素;
- LRANGE key star end:返回一段角标范围内的所有元素;
- BLPOP和BRPOP:与LPOP和RPOP类似,只不过在没有元素时等待指定时间,而不是直接返回nil;
思考:
如何利用List结构模拟一个栈?
- 入口和出口在同一边
如何利用List结构模拟一个栈?
- 入口和出口在不同边
如何利用List结构模拟一个阻塞队列?
- 入口和出口在不同边
- 出队时采用BLPOP或BRPOP
2.6 Set类型
Redis的Set结构与java中HashSet类似,可以看做是一个value为null的HashMap,因为也是一个hash表,具备与hashSet类似的特征:
- 无序
- 元素不可重复
- 查找快
- 支持交集,并集,差集等功能
Set类型的常见命令有:
-
SADD key member ... :想set中添加一个或多个元素;
-
SREM key member ... :移除set中的指定元素;
-
SCARD key:返回set中元素的个数;
-
SISMEMBER key member:判断一个元素是否存在于set中;
-
SMEMBERS: 获取set中的所有元素;
-
SINTER key1 key2 ... :求key1与key2的交集;
-
SDIFF key1 key2 ... :求key1与key2的差集;
-
SUNION key1 key2... : 求key1和key2的并集;
2.7 SortedSet类型
Redis的SortedSet是一个可排序的set集合,与java中的TreeSet有些类似,但底层数据结构却差别很大,SortedSet中的每一个元素都带有一个score属性,可以基于score属性对元素排序,底层的实现是一个跳表(SkipList)加hash表.
SortedSet具备下列特性:
- 可排序
- 元素不重复
- 查询速度快
因为SortedSet的可排序性,经常被用来实现排行榜这样的功能;
SortedSet的常用命令:
- ZADD key score member:添加一个或多个元素到sorted set,如果已经存在则更新其score值;
- ZREM key member:删除sorted set中的一个指定元素;
- ZSCORE key member:获取sorted set中的指定元素的score值;
- ZRANK key member:获取sorted set中的指定元素的排名;
- ZCARD key:获取sorted set中的元素个数;
- ZCOUNT key min max:统计score值在给定范围内的所有元素的个数;
- ZINCRBY key increment member:让sorted set 中的指定元素自增,步长为指定的increment值;
- ZRANGE key min max;按照score排序后,获取指定排名范围内的元素;
- ZRANGEBYSCORE key min max:按照score排序后,获取指定score范围内的元素;
- ZDIFF,ZINTTER,ZUNION:求差集,交集,并集
注意:所有的排名默认都是升序,如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可;
3. Redis的java客户端
3.1 Jedis
Jedis的官网地址: https://github.com/redis/jedis
3.1.1 jedis使用的基本步骤
-
引入依赖
<dependency> <groupId>redis.clients</groupId> <artifactId>jedis</artifactId> <version>4.3.0</version> </dependency>
-
创建Jedis对象,建立连接
private Jedis jedis;
@BeforeEach
void setUp() {
//建立连接
jedis = new Jedis("192.168.17.128", 6379);
//设置密码
jedis.auth("123456");
//选择库
jedis.select(0);
}
- 使用Jedis,方法名与Redis命令一致;
//测试String
@Test
void testString() {
//存入数据
String result = jedis.set("name", "虎哥");
System.out.println("result=" + result);
//获取数据
String name = jedis.get("name");
System.out.println("name=" + name);
}
- 释放资源
@AfterEach
void tearDown() {
if (jedis != null) {
jedis.close();
}
}
3.1.2 Jedis连接池
Jedis本身是线程不安全的,并且频繁的创建和销毁连接会有性能损耗,推荐使用Jedis连接池代替Jedis的直连方式;
public class JedisConnectionFactory {
private static final JedisPool jedisPool;
static {
//配置连接池
JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
//设置最大连接
poolConfig.setMaxTotal(8);
//最大空闲连接
poolConfig.setMaxIdle(8);
//最小空闲连接
poolConfig.setMaxIdle(0);
//设置最长等待事件,ms
poolConfig.setMaxWaitMillis(1000);
//创建连接池对象
jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.17.128", 6379, 1000, "123456");
}
//获取jedis对象
public static Jedis getJedis(){
return jedisPool.getResource();
}
}
3.2 SpringDataRedis
SpringData是Spring中数据操作的模块,包含对各种数据库的集成,其中对Redis的集成模块就叫做SpringDataRedis,官网地址:https://spring.io/projects/spring-data-redis
- 提供了对不同Redis客户端的整合(Lettuce和Jedis);
- 提供了RedisTemplate统一API来操作Redis;
- 支持Redis的发布订阅模型;
- 支持Redis哨兵和Redis集群;
- 支持基于Lettuce的响应式编程;
- 支持基于JDK,JSON,字符串,Spring对象的数据序列化及反序列化;
- 支持基于Redis的JDKCollection实现;
3.2.1 SpringDataRedis快速入门
SpringDataRedis中提供了RedisTemplate工具类,其中封装了各种对Redis的操作,并且将不同数据类型的操作API封装到了不同的类型中:
SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持,使用非常简单:
- 引入依赖
<!--Redis依赖-->
<dependency>
groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!-- 连接池依赖-->
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>
- 在application.yml配置redis信息
spring:
redis:
host: 192.168.17.128
port: 6379
password: 123456
lettuce:
pool:
max-active: 8
max-idle: 8
min-idle: 0
max-wait: 100
- 注入RedisTemplate
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
- 编写测试
@Test
void contextLoads() {
//插入一条String类型数据
redisTemplate.opsForValue().set("name", "大哥哥");
//读取一条String类型数据
Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
System.out.println("name:"+name);
}
3.2.2 SpringDataRedis的序列化方式
RedisTemplate可以接收任意Object作为值写入Redis,只不过写入钱会把Object序列化为字节形式,默认是采用JDK序列化,得到的结果是:\xAC\xED\x00\x05t\x00 \xE5\xA4\xA7\xE5\x93\xA5\xE5\x93\xA5
缺点:1. 可读性差 2.内存占用较大
我们可以自定义RedisTemplate的序列化方式,代码如下:
@Configuration
public class RedisConfig {
@Bean
public RedisTemplate<String,Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory){
//创建RedisTemplate对象
RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
//设置连接工厂
template.setConnectionFactory(connectionFactory);
//创建JSON序列化工具
GenericJackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
//设置key的序列化
template.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
template.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
//设置value的序列化
template.setValueSerializer(jsonRedisSerializer);
template.setHashValueSerializer(jsonRedisSerializer);
//返回
return template;
}
}
尽管JSON的序列方式可以满足我们的需求,但任然存在一些问题,如图:
为了在返序列化时知道对象的类型,JSON序列化器会将类的class类型写入json结果中,存入Redis,会带来额外的内存开销;
为了节省内存空间我们并不会使用JSON序列化器来处理value,而是统一使用String序列化器,要求只能存储String类型的key和value,当需要存储java对象时,手动完成对象的序列化和反序列化;
Spring默认提供了一个StringRedisTemplate类,它的key和value的序列化方式默认就是String方式,省去了自定义RedisTemplate的过程:
@SpringBootTest
class RedisStringTests {
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Test
void contextLoads() {
//插入一条String类型数据
stringRedisTemplate.opsForValue().set("name", "大哥哥");
//读取一条String类型数据
Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name");
System.out.println("name:" + name);
}
private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
@Test
void testSaveUser() throws JsonProcessingException {
//创建对象
User user = new User("小哥哥", 18);
//手动序列化
String json = mapper.writeValueAsString(user);
//写入数据
stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:200", json);
//获取数据
String jaonUser = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:200");
//手动反序列化
User user1 = mapper.readValue(jaonUser, User.class);
System.out.println("User:" + user1);
}
@Test
void testHash() {
stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "name", "wz小哥哥");
stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "age", "18");
Map<Object, Object> entries = stringRedisTemplate.opsForHash().entries("user:400");
System.out.println("entries=" + entries);
}
}
3.2.3 RedisTemplate的两种序列化实践方案:
方案一:
- 自定义RedisTemplate;
- 修改Redis Template的序列化器为GenericJackson2JsonRedisSerializer;
方案二:
- 使用StringRedisTemplate;
- 写入Redis时,手动把对象序列化为 JSON;
- 读取Redis时,手动把读取到的JSON反序列化为对象;