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Redis(一)

时间：2023-03-12 22:44:39浏览次数：38  
标签：set String Redis redis key 序列化

基础篇

1.简介

1.1NoSQL

NoSql可以翻译做Not Only Sql（不仅仅是SQL），或者是No Sql（非Sql的）数据库。是相对于传统关系型数据库而言，有很大差异的一种特殊的数据库，因此也称之为非关系型数据库。

①结构化与非结构化

  • 传统关系型数据库是结构化数据，每一张表都有严格的约束信息：字段名、字段数据类型、字段约束等等信息，插入的数据必须遵守这些约束

  • 而NoSql则对数据库格式没有严格约束，往往形式松散，自由。

    1. 可以是键值型
    2. 可以是文档型
    3. 可以是图格式

②关联和非关联

  • 传统数据库的表与表之间往往存在关联

  • 而非关系型数据库不存在关联关系，要维护关系要么靠代码中的业务逻辑，要么靠数据之间的耦合

    • {
  id: 1,
  name: "张三",
  orders: [
    {
       id: 1,
       item: {
	 id: 10, title: "荣耀6", price: 4999
       }
    },
    {
       id: 2,
       item: {
	 id: 20, title: "小米11", price: 3999
       }
    }
  ]
}

    • 此处要维护“张三”的订单与商品“荣耀”和“小米11”的关系，不得不冗余的将这两个商品保存在张三的订单文档中，不够优雅。还是建议用业务来维护关联关系。

③查询方式

  • 传统关系型数据库会基于Sql语句做查询，语法有统一标准

  • 而不同的非关系数据库查询语法差异极大，五花八门各种各样。

④事务

  • 传统关系型数据库能满足事务ACID的原则。

  • 而非关系型数据库往往不支持事务，或者不能严格保证ACID的特性，只能实现基本的一致性。

⑤区别

  1. 除了上述四点以外，在存储方式、扩展性、查询性能上关系型与非关系型也都有着显著差异
  2. 存储方式
    1. 关系型数据库基于磁盘进行存储，会有大量的磁盘IO，对性能有一定影响
    2. 非关系型数据库，他们的操作更多的是依赖于内存来操作，内存的读写速度会非常快，性能自然会好一些
  3. 扩展性
    1. 关系型数据库集群模式一般是主从，主从数据一致，起到数据备份的作用，称为垂直扩展。
    2. 非关系型数据库可以将数据拆分，存储在不同机器上，可以保存海量数据，解决内存大小有限的问题。称为水平扩展。
    3. 关系型数据库因为表之间存在关联关系，如果做水平扩展会给数据查询带来很多麻烦

1.2Redis

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。

  • 特点
    1. 键值（key-value）型，value支持多种不同数据结构，功能丰富
    2. 单线程，每个命令具备原子性
    3. 低延迟，速度快（基于内存、IO多路复用、良好的编码）。
    4. 支持数据持久化
    5. 支持主从集群、分片集群
    6. 支持多语言客户端

1.3安装

Redis官方没有提供Windows版本的安装包。

因此基于Linux系统来安装Redis.

此处选择的Linux版本为CentOS 7.

①依赖库

  • 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

②上传安装包并解压

  1. 将Redis安装包上传到虚拟机的任意目录

  2. 解压缩

    tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz

  3. 进入redis目录

    cd redis-6.2.6

  4. 运行编译命令

    make && make install

    如果没有出错，应该就安装成功了。

  • 默认的安装路径是在 /usr/local/bin目录下
  • 该目录已经默认配置到环境变量，因此可以在任意目录下运行这些命令。
    1. redis-cli：是redis提供的命令行客户端
    2. redis-server：是redis的服务端启动脚本
    3. redis-sentinel：是redis的哨兵启动脚本

③启动

  1. 默认启动

    • 在任意目录输入redis-server命令即可启动Redis

      redis-server

      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。

  2. 指定配置启动

    1. 如果要让Redis以后台方式启动，则必须修改Redis配置文件，在之前解压的redis安装包下（/usr/local/src/redis-6.2.6），名字叫redis.conf

      image-20211211082225509

    2. 将这个配置文件备份一份

      cp redis.conf redis.conf.bck

    3. 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 123321

    4. Redis的其它常见配置

      # 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"

    5. 启动Redis

      # 进入redis安装目录 
cd /usr/local/src/redis-6.2.6
# 启动
redis-server redis.conf

    6. 停止服务

      # 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 -u 来指定密码
redis-cli -u 123321 shutdown

  3. 开机自启

    1. 新建一个系统服务文件

      vi /etc/systemd/system/redis.service

    2. 重载系统服务

      systemctl daemon-reload

    3. 操作redis

      # 启动
systemctl start redis
# 停止
systemctl stop redis
# 重启
systemctl restart redis
# 查看状态
systemctl status redis

    4. 执行下面的命令，可以让redis开机自启

      systemctl enable redis

1.4.Redis桌面客户端

①Redis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

    redis-cli [options] [commonds]

  • 其中常见的options有

    1. -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
    2. -p 6379：指定要连接的redis节点的端口，默认是6379
    3. -a 123321：指定redis的访问密码

  • 其中的commonds就是Redis的操作命令

    • 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图形化桌面客户端

GitHub上的大神编写了Redis的图形化桌面客户端，地址：https://github.com/uglide/RedisDesktopManager,这个大神没有提供免费的成品,需要付费才能获取成品

不过该仓库提供的是RedisDesktopManager的源码，并未提供windows安装包。

在下面这个仓库可以找到安装包：https://github.com/lework/RedisDesktopManager-Windows/releases,这个好心人提供了上面要付费的成品

  • 安装

    1. 解压缩后，运行安装程序即可安装
    2. 安装完成后，在安装目录下找到rdm.exe文件
    3. 双击即可运行

  • 建立连接

    1. 点击左上角的连接到Redis服务器按钮

    2. 在弹出的窗口中填写Redis服务信息

    3. 点击确定后，在左侧菜单会出现这个链接

    4. 点击即可建立连接

Redis默认有16个仓库，编号从0至15. 通过配置文件可以设置仓库数量，但是不超过16，并且不能自定义仓库名称。

如果是基于redis-cli连接Redis服务，可以通过select命令来选择数据库

# 选择 0号库
select 0

2.常见命令

  • Redis是典型的key-value数据库，key一般是字符串，而value包含很多不同的数据类型

  • Redis为了方便我们学习，将操作不同数据类型的命令也做了分组，在官网（ https://redis.io/commands ）可以查看到不同的命令

  • 不同类型的命令称为一个group，我们也可以通过help命令来查看各种不同group的命令

2.1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

    1. KEYS：查看符合模板的所有key
    2. DEL：删除一个指定的key
    3. EXISTS：判断key是否存在
    4. EXPIRE：给一个key设置有效期，有效期到期时该key会被自动删除
    5. 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

    # 查看keys命令的帮助信息：
127.0.0.1:6379> help keys

KEYS pattern
summary: Find all keys matching the given pattern
since: 1.0.0
group: generic

2.2String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

    1. string：普通字符串
    2. int：整数类型，可以做自增、自减操作
    3. 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.

①String的常见命令

  • String的常见命令有

    1. SET：添加或者修改已经存在的一个String类型的键值对
    2. GET：根据key获取String类型的value
    3. MSET：批量添加多个String类型的键值对
    4. MGET：根据多个key获取多个String类型的value
    5. INCR：让一个整型的key自增1
    6. 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
    7. INCRBYFLOAT：让一个浮点类型的数字自增并指定步长
    8. 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
    9. SETEX：添加一个String类型的键值对，并且指定有效期

②Key结构

  • 我们可以通过给key添加前缀区分不同类型的key,不过这个前缀不是随便加的，有一定的规范

  • 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

    	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：

    1. user相关的key：heima:user:1

    2. 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
    heima:product:1

    并且，在Redis的桌面客户端中，还会以相同前缀作为层级结构，让数据看起来层次分明，关系清晰

2.3Hash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，当需要修改对象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的常见命令有

    1. HSET key field value：添加或者修改hash类型key的field的值

    2. HGET key field：获取一个hash类型key的field的值

    3. HMSET：批量添加多个hash类型key的field的值

    4. HMGET：批量获取多个hash类型key的field的值

    5. HGETALL：获取一个hash类型的key中的所有的field和value

    6. HKEYS：获取一个hash类型的key中的所有的field

    7. HINCRBY:让一个hash类型key的字段值自增并指定步长

    8. 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

2.4List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

    1. 有序
    2. 元素可以重复
    3. 插入和删除快
    4. 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

    1. LPUSH key element ... ：向列表左侧插入一个或多个元素
    2. LPOP key：移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
    3. RPUSH key element ... ：向列表右侧插入一个或多个元素
    4. RPOP key：移除并返回列表右侧的第一个元素
    5. LRANGE key star end：返回一段角标范围内的所有元素
    6. 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

2.5Set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

    • 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

2.6SortedSet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

    • 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

    • 升序获取sorted set 中的指定元素的排名：ZRANK key member

    • 降序获取sorted set 中的指定元素的排名：ZREVRANK key memeber

3.Redis的Java客户端

  • 在Redis官网中提供了各种语言的客户端，地址：https://redis.io/docs/clients/

  • 其中Java客户端也包含很多

    image-20220609102817435

  • 标记为*的就是推荐使用的java客户端

    • Jedis和Lettuce：这两个主要是提供了Redis命令对应的API，方便我们操作Redis，而SpringDataRedis又对这两种做了抽象和封装
    • Redisson：是在Redis基础上实现了分布式的可伸缩的java数据结构，例如Map、Queue等，而且支持跨进程的同步机制：Lock、Semaphore等待，比较适合用来实现特殊的功能需求。

3.1Jedis客户端

Jedis的官网地址： https://github.com/redis/jedis

①快速入门

  1. 引入依赖

    <!--jedis-->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>3.7.0</version>
</dependency>
<!--单元测试-->
<dependency>
    <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
    <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
    <version>5.7.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>

  2. 建立连接

    • 新建一个单元测试类

      private Jedis jedis;

@BeforeEach
void setUp() {
    // 1.建立连接		自己虚拟机的ip地址
    // jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379);
    jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
    // 2.设置密码
    jedis.auth("123321");
    // 3.选择库
    jedis.select(0);
}

  3. 测试

    @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);
}

@Test
void testHash() {
    // 插入hash数据
    jedis.hset("user:1", "name", "Jack");
    jedis.hset("user:1", "age", "21");

    // 获取
    Map<String, String> map = jedis.hgetAll("user:1");
    System.out.println(map);
}

  4. 释放资源

    @AfterEach
void tearDown() {
    if (jedis != null) {
        jedis.close();
    }
}

②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。

    package com.heima.jedis.util;

import redis.clients.jedis.*;

public class JedisConnectionFactory {

    private static JedisPool jedisPool;

    static {
        // 配置连接池
        JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
        poolConfig.setMaxTotal(8);
        poolConfig.setMaxIdle(8);
        poolConfig.setMinIdle(0);
        poolConfig.setMaxWaitMillis(1000);
        // 创建连接池对象，参数：连接池配置、服务端ip、服务端端口、超时时间、密码
        jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.150.101", 6379, 1000, "123321");
    }

    public static Jedis getJedis(){
        return jedisPool.getResource();
    }
}

3.2SpringDataRedis客户端

  • 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

    1. 提供了对不同Redis客户端的整合（Lettuce和Jedis）
    2. 提供了RedisTemplate统一API来操作Redis
    3. 支持Redis的发布订阅模型
    4. 支持Redis哨兵和Redis集群
    5. 支持基于Lettuce的响应式编程
    6. 支持基于JDK、JSON、字符串、Spring对象的数据序列化及反序列化
    7. 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

①快速入门

  1. 引入依赖

    <?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
    <parent>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
        <version>2.5.7</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.heima</groupId>
    <artifactId>redis-demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>redis-demo</name>
    <description>Demo project for Spring Boot</description>
    <properties>
        <java.version>1.8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <!--redis依赖-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>
        <!--common-pool-->
        <dependency>
            <groupId>org.apache.commons</groupId>
            <artifactId>commons-pool2</artifactId>
        </dependency>
        <!--Jackson依赖-->
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
            <artifactId>jackson-databind</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
            <optional>true</optional>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.springframework.boot</groupId>
                <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <excludes>
                        <exclude>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                        </exclude>
                    </excludes>
                </configuration>
            </plugin>
        </plugins>
    </build>

</project>

  2. 配置Redis

    spring:
  redis:
  	#虚拟机ip地址
    host: 192.168.150.101
    port: 6379
    password: 123321
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0
        max-wait: 100ms

  3. 注入RedisTemplate

    • 因为有了SpringBoot的自动装配，我们可以拿来就用

      @SpringBootTest
class RedisStringTests {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;
}

  4. 编写测试

    @SpringBootTest
class RedisStringTests {

    @Autowired
    private RedisTemplate edisTemplate;

    @Test
    void testString() {
        // 写入一条String数据
        redisTemplate.opsForValue().set("name", "虎哥");
        // 获取string数据
        Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }
}

②自定义序列化

  • 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

    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

    @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;
    }
}

  • 这里采用了JSON序列化来代替默认的JDK序列化方式。

  • 整体可读性有了很大提升，并且能将Java对象自动的序列化为JSON字符串，并且查询时能自动把JSON反序列化为Java对象。不过，其中记录了序列化时对应的class名称，目的是为了查询时实现自动反序列化。这会带来额外的内存开销。

③StringRedisTemplate

  • 为了节省内存空间，我们可以不使用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。

  • 因为存入和读取时的序列化及反序列化都是我们自己实现的，SpringDataRedis就不会将class信息写入Redis了。

    • 这种用法比较普遍，因此SpringDataRedis就提供了RedisTemplate的子类

      • StringRedisTemplate，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的序列化方式的步骤

      @Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
// JSON序列化工具
private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

@Test
void testSaveUser() throws JsonProcessingException {
    // 创建对象
    User user = new User("虎哥", 21);
    // 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 jsonUser = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:200");
    // 手动反序列化
    User user1 = mapper.readValue(jsonUser, User.class);
    System.out.println("user1 = " + user1);
}

标签：set,String,Redis,redis,key,序列化
From： https://www.cnblogs.com/Myvlog/p/17209458.html

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