一、Redis入门
1.认识NoSQL
1.1 什么是NoSQL
- NoSQL最常见的解释是"
non-relational
", 很多人也说它是"Not Only SQL" - NoSQL仅仅是一个概念,泛指非关系型的数据库
- 区别于关系数据库,它们不保证关系数据的ACID特性
- NoSQL是一项全新的数据库革命性运动,提倡运用非关系型的数据存储,相对于铺天盖地的关系型数据库运用,这一概念无疑是一种全新的思维的注入
- 常见的NoSQL数据库有:
Redis
、MemCache
、MongoDB
等
1.2 NoSQL与SQL的差异
SQL | NoSQL | |
---|---|---|
数据结构 | 结构化 | 非结构化 |
数据关联 | 关联的 | 无关联的 |
查询方式 | SQL查询 | 非SQL |
事务特性 | ACID | BASE |
存储方式 | 磁盘 | 内存 |
扩展性 | 垂直 | 水平 |
使用场景 | 1)数据结构固定 2)相关业务对数据安全性、一致性要求较高 |
1)数据结构不固定 2)对一致性、安全性要求不高 3)对性能要求 |
2.认识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的特征:
- 键值(
key-value
)型,value支持多种不同数据结构,功能丰富 - 单线程,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
3.安装Redis
3.1 前置准备
本次安装Redis是基于Linux系统下安装的,因此需要一台Linux服务器或者虚拟机。
Ps:由于提供的CentOS操作系统为mini版,因此需要自行配置网络,不会配置的请联系我,如果您使用的是自己购买的服务器,请提前开放
6379
端口,避免后续出现的莫名其妙的错误!
-
虚拟机:VMware16
-
Redis:redis-6.2.6.tar
-
xShell及xFtp:https://www.xshell.com/zh/free-for-home-school/
3.2 安装Redis依赖
Redis是基于C语言编写的,因此首先需要安装Redis所需要的gcc依赖
yum install -y gcc tcl
安装成功如下图所示:
3.3 正式安装Redis
-
将
redis-6.2.6.tar
上传至/usr/local/src
目录 -
在xShell中
cd
到/usr/local/src
目录执行以下命令进行解压操作tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz
-
解压成功后依次执行以下命令
cd redis-6.2.6 make make install
-
安装成功后打开/usr/local/bin目录(该目录为Redis默认的安装目录)
4.启动Redis
Redis的启动方式有很多种,例如:前台启动、后台启动、开机自启
4.1 前台启动(不推荐)
这种启动属于前台启动,会阻塞整个会话窗口,窗口关闭或者按下
CTRL + C
则Redis停止。不推荐使用。
-
安装完成后,在任意目录输入
redis-server
命令即可启动Redisredis-server
-
启动成功如下图所示
4.2 后台启动(不推荐)
如果要让Redis以后台方式启动,则必须修改Redis配置文件,配置文件所在目录就是之前我们解压的安装包下
-
因为我们要修改配置文件,因此我们需要先将原文件备份一份
cd /usr/local/src/redis-6.2.6
cp redis.conf redis.conf.bck
-
然后修改
redis.conf
文件中的一些配置# 允许访问的地址,默认是127.0.0.1,会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问,生产环境不要设置为0.0.0.0 bind 0.0.0.0 # 守护进程,修改为yes后即可后台运行 daemonize yes # 密码,设置后访问Redis必须输入密码 requirepass 1325
-
Redis其他常用配置
# 监听的端口 port 6379 # 工作目录,默认是当前目录,也就是运行redis-server时的命令,日志、持久化等文件会保存在这个目录 dir . # 数据库数量,设置为1,代表只使用1个库,默认有16个库,编号0~15 databases 1 # 设置redis能够使用的最大内存 maxmemory 512mb # 日志文件,默认为空,不记录日志,可以指定日志文件名 logfile "redis.log"
-
启动Redis
# 进入redis安装目录 cd /usr/local/src/redis-6.2.6 # 启动 redis-server redis.conf
-
停止Redis服务
# 通过kill命令直接杀死进程 kill -9 redis进程id
# 利用redis-cli来执行 shutdown 命令,即可停止 Redis 服务, # 因为之前配置了密码,因此需要通过 -a 来指定密码 redis-cli -a 132537 shutdown
4.3 开机自启(推荐)
我们也可以通过配置来实现开机自启
-
首先,新建一个系统服务文件
vi /etc/systemd/system/redis.service
-
将以下命令粘贴进去
[Unit] Description=redis-server After=network.target [Service] Type=forking ExecStart=/usr/local/bin/redis-server /usr/local/src/redis-6.2.6/redis.conf PrivateTmp=true [Install] WantedBy=multi-user.target
-
然后重载系统服务
systemctl daemon-reload
-
现在,我们可以用下面这组命令来操作redis了
# 启动 systemctl start redis # 停止 systemctl stop redis # 重启 systemctl restart redis # 查看状态 systemctl status redis
-
执行下面的命令,可以让redis开机自启
systemctl enable redis
二、Redis常见命令
我们可以通过Redis的中文文档:http://www.redis.cn/commands.html,来学习各种命令。
也可以通过菜鸟教程官网来学习:https://www.runoob.com/redis/redis-keys.html
1.Redis数据结构介绍
Redis是一个key-value的数据库,key一般是String类型,不过value的类型多种多样
2.通用命令
通用指令是部分数据类型的,都可以使用的指令,常见的有如下表格所示
指令 | 描述 |
---|---|
KEYS | 查看符合模板的所有key,不建议在生产环境设备上使用 |
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 |
可以通过help [command]
可以查看一个命令的具体用法!
3.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,只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过512m.
KEY | VALUE |
---|---|
msg | hello world |
num | 10 |
score | 92.5 |
String的常见命令有如下表格所示
命令 | 描述 |
---|---|
SET | 添加或者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 |
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
这个格式并非固定,也可以根据自己的需求来删除或添加词条。
例如我们的项目名称叫 heima
,有user
和product
两种不同类型的数据,我们可以这样定义key:
- user相关的key:
heima:user:1
- product相关的key:
heima:product:1
如果Value是一个Java对象,例如一个User对象,则可以将对象序列化为JSON字符串后存储
KEY | VALUE |
---|---|
heima:user:1 | {"id":1, "name": "Jack", "age": 21} |
heima:product:1 | {"id":1, "name": "小米11", "price": 4999} |
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。
-
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的常见命令有:
命令 描述 HSET key field value 添加或者修改hash类型key的field的值 HGET key field 获取一个hash类型key的field的值 HMSET hmset 和 hset 效果相同 ,4.0之后hmset可以弃用了 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
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结构。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的常见命令有
命令 | 描述 |
---|---|
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 |
思考问题
-
如何利用List结构模拟一个栈?
- 先进后出,入口和出口在同一边
-
如何利用List结构模拟一个队列?
- 先进先出,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
6.Set类型
Redis的Set结构与Java中的HashSet类似,可以看做是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表,因此具备与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的常见命令有
命令 | 描述 |
---|---|
SADD key member ... | 向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 |
交集、差集、并集图示
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的可排序特性,经常被用来实现排行榜这样的功能。
SortedSet的常见命令有
命令 | 描述 |
---|---|
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、ZINTER、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
三、Redis客户端
安装完成Redis,我们就可以操作Redis,实现数据的CRUD了。这需要用到Redis客户端,包括:
- 命令行客户端
- 图形化桌面客户端
- 编程客户端
1.命令行客户端
-
Redis安装完成后就自带了命令行客户端:
redis-cli
,使用方式如下:redis-cli [options] [commonds]
-
其中常见的
options
有:-h 127.0.0.1
:指定要连接的redis节点的IP地址,默认是127.0.0.1-p 6379
:指定要连接的redis节点的端口,默认是6379-a 132537
:指定redis的访问密码
-
其中的
commonds
就是Redis的操作命令,例如:ping
:与redis服务端做心跳测试,服务端正常会返回pong
- 不指定commond时,会进入
redis-cli
的交互控制台:
2.图形化客户端
下载地址:https://pan.baidu.com/s/1sxQTOt-A5MCvVZnlgDf0eA?pwd=1234
-
安装图形化客户端
安装步骤过于简单不再演示
-
如何连接到Redis
-
连接成功后如图所示
3.Java客户端
3.1 Jedis快速入门
Jedis的官网地址: https://github.com/redis/jedis,我们先来个快速入门:
-
新建一个Maven工程并引入以下依赖
<!--引入Jedis依赖--> <dependency> <groupId>redis.clients</groupId> <artifactId>jedis</artifactId> <version>4.2.0</version> </dependency> <!--引入单元测试依赖--> <dependency> <groupId>org.junit.jupiter</groupId> <artifactId>junit-jupiter</artifactId> <version>5.8.2</version> <scope>test</scope> </dependency>
-
编写测试类并与Redis建立连接
private Jedis jedis; @BeforeEach //被该注解修饰的方法每次执行其他方法前自动执行 void setUp(){ // 1. 获取连接 jedis = new Jedis("192.168.230.88",6379); // 2. 设置密码 jedis.auth("132537"); // 3. 选择库(默认是下标为0的库) jedis.select(0); }
-
编写一个操作数据的方法(这里以操作String类型为例)
@Test public void testString(){ // 1.往redis中存放一条String类型的数据并获取返回结果 String result = jedis.set("url", "https://www.oz6.cn"); System.out.println("result = " + result); // 2.从redis中获取一条数据 String url = jedis.get("url"); System.out.println("url = " + url); }
-
最后不要忘记编写一个释放资源的方法
@AfterEach //被该注解修饰的方法会在每次执行其他方法后执行 void tearDown(){ // 1.释放资源 if (jedis != null){ jedis.close(); } }
-
执行
testString()
方法后测试结果如图所示
3.2 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,因此我们推荐大家使用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 jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
jedisPoolConfig.setMaxTotal(8);
jedisPoolConfig.setMaxIdle(8);
jedisPoolConfig.setMinIdle(0);
jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(200);
//创建连接池对象
jedisPool = new JedisPool(jedisPoolConfig,"192.168.230.88",6379,1000,"132537");
}
public static Jedis getJedis(){
return jedisPool.getResource();
}
}
3.3 SpringDataRedis介绍
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
- 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
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:
3.4 SpringDataRedis快速入门
SpringBoot
已经提供了对SpringDataRedis
的支持,使用非常简单
-
首先新建一个Spring Boot工程
-
然后引入连接池依赖
<!--连接池依赖--> <dependency> <groupId>org.apache.commons</groupId> <artifactId>commons-pool2</artifactId> </dependency>
-
编写配置文件
application.yml
(连接池的配置在实际开发中是根据需求来的)spring: redis: host: 192.168.230.88 #指定redis所在的host port: 6379 #指定redis的端口 password: 132537 #设置redis密码 lettuce: pool: max-active: 8 #最大连接数 max-idle: 8 #最大空闲数 min-idle: 0 #最小空闲数 max-wait: 100ms #连接等待时间
-
编写测试类执行测试方法
@SpringBootTest class RedisDemoApplicationTests { @Resource private RedisTemplate redisTemplate; @Test void testString() { // 1.通过RedisTemplate获取操作String类型的ValueOperations对象 ValueOperations ops = redisTemplate.opsForValue(); // 2.插入一条数据 ops.set("blogName","Vz-Blog"); // 3.获取数据 String blogName = (String) ops.get("blogName"); System.out.println("blogName = " + blogName); } }
3.5 RedisSerializer配置
RedisTemplate可以接收任意Object作为值写入Redis,只不过写入前会把Object序列化为字节形式,
默认是采用JDK序列化
,得到的结果是这样的
缺点:
- 可读性差
- 内存占用较大
那么如何解决以上的问题呢?我们可以通过自定义RedisTemplate序列化的方式来解决。
-
编写一个配置类
RedisConfig
@Configuration public class RedisConfig { @Bean public RedisTemplate<String,Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory){ // 1.创建RedisTemplate对象 RedisTemplate<String ,Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>(); // 2.设置连接工厂 redisTemplate.setConnectionFactory(factory); // 3.创建序列化对象 StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer(); GenericJackson2JsonRedisSerializer genericJackson2JsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer(); // 4.设置key和hashKey采用String的序列化方式 redisTemplate.setKeySerializer(stringRedisSerializer); redisTemplate.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer); // 5.设置value和hashValue采用json的序列化方式 redisTemplate.setValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer); redisTemplate.setHashValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer); return redisTemplate; } }
-
此时我们已经将RedisTemplate的key设置为
String序列化
,value设置为Json序列化
的方式,再来执行方法测试 -
由于我们设置的value序列化方式是Json的,因此我们可以直接向redis中插入一个对象
@Test void testSaveUser() { redisTemplate.opsForValue().set("user:100", new User("Vz", 21)); User user = (User) redisTemplate.opsForValue().get("user:100"); System.out.println("User = " + user); }
尽管Json序列化可以满足我们的需求,但是依旧存在一些问题。
如上图所示,为了在反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。
那么我们如何解决这个问题呢?我们可以通过下文的
StringRedisTemplate
来解决这个问题。
3.6 StringRedisTemplate
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。省去了我们自定义RedisTemplate的过程
-
我们可以直接编写一个测试类使用StringRedisTemplate来执行以下方法
@SpringBootTest class RedisStringTemplateTest { @Resource private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @Test void testSaveUser() throws JsonProcessingException { // 1.创建一个Json序列化对象 ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper(); // 2.将要存入的对象通过Json序列化对象转换为字符串 String userJson1 = objectMapper.writeValueAsString(new User("Vz", 21)); // 3.通过StringRedisTemplate将数据存入redis stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:100",userJson1); // 4.通过key取出value String userJson2 = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:100"); // 5.由于取出的值是String类型的Json字符串,因此我们需要通过Json序列化对象来转换为java对象 User user = objectMapper.readValue(userJson2, User.class); // 6.打印结果 System.out.println("user = " + user); } }
-
执行完毕回到Redis的图形化客户端查看结果
3.7 总结
RedisTemplate的两种序列化实践方案,两种方案各有各的优缺点,可以根据实际情况选择使用。
方案一:
- 自定义RedisTemplate
- 修改RedisTemplate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