Redis基础
一、认识Redis
- NoSQL（Not Only SQL）：意即“不仅仅是SQL”，是一项全新的数据库理念，泛指非关系型的数据库。
Redis（Remote Dictionary Service）：远程词典服务器，基于内存的键值型NoSQL数据库。
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
- 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
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
如果Value是一个java对象，例如User对象，则可以将对象序列化为JSON字符串后存储：
- Key一般是String类型，value类型多种多样：
String类型，也就是字符串类型，时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
Hash类型，也叫散列，其value是一个无序字典，，类似与java中的HashMap结构
String类型是将对象序列化为JSON字符串后存储，当需要修改对象某些字段时很不方便：
Hash结构可以将对象中的每个字段单独存储，可以针对单个字段做CRUD：
Redis中的List类型与java中的LinkedList类似，可以看成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、评论列表等等。
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
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具有下列特性：
- 可排序
- 元素不重复
- 查询速度快
因此SortedSet的可排序特性，经常被用来实现排行榜这样的功能。
二、Redis命令
- redis通用命令（部分数据类型的，都可以使用的指令）：
- KEYS：查看符合模板的所有的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（默认永久），有效期到期时key会自动删除
- TTL：查看一个key的剩余有效期（-1为永久）
通过help[command]可以查看一个命令的具体用法
- String类型常见命令
- SET：添加或修改一个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
- INCRBYFLOAT：让一个浮点类型的数字自增并指定步长
- SETNX：天机一个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，并指定有效期
- Hash类型的常见命令
- HSET key field value：添加或修改hash类型的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类型的key的field的值
- HMGET：批量获取多个hash类型的key的field的值
- HFETALL：获取一个hash类型的key中所有的field和value
- HKEYS：获取一个类型的key中的所有的field
- HVALS：获取一个hash类型的key中所有的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key的field值，前提是这个field不存在，否则不执行
- List类型的常见命令
- 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POP和RPOP类似，只不过在没有元素时等待指令时间，而不是直接返回nil
- Set类型的常见命令
- 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与key2的并集
- SortedSet类型的常见命令
- 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sored set中的一个指定元素
- ZSCORE key member：获取sored set中的指定元素的score值
- ZRANK key member：获取sored set中的指定元素的排名
- ZCARD key：获取sored 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sored 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Z后面添加REV即可
三、Redis的java客户端
推荐的redis的java客户端
redis官网：redis官网
Jedis的基本使用步骤
Jedis官网：Jedis官网
- 引入依赖：
<dependency>
<groupId>redis,clients</groupId>
<artifactId>Jedis<artifactId>
<version>3.7.0</version>
</dependency>
- 建立连接
private Jedis jedis;
@BeforeEach
void setUp() {
//建立连接
jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379); //改成自己的对应的ip地址
//设置密码
jedis.auth("123321");
//选择库(0-11)
jedis.select(0);
}
- 测试string
@Test
void testString() {
//插入数据，方法名称就是redis命令名称
String result = jedis.set("name", "张三");
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() {
//释放资源
if(jetis != null) {
jedis.close;
}
}
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 {
JedisPoolConfig jedisPoollConfig = new JedisPoolConfig();
// 最大连接
jedisPoolConfig.setMaxTotall(8);
// 最大空闲连接
jedisPoolConfig.setMaxIdle(8);
// 最小空闲连接
jedisPoolConfig.setMinIdle(0);
// 设置最长等待时间， ms
jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(200);
jedisPool = new jedisPool(jedisPoolConfig, "192.168.150.101", 6379, 1000, "123321"); // 改成自己对应的ip地址
}
// 获取Jedis对象
public static Jedis getJedis() {
return jedisPool.getResource();
}
}
注意：建立连接中的 jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379);
改成 jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
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的继承模块叫做SpringDataRedis，官网地址：官网
- 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对象的数据序列化和反序列化
- 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封装到不同的类型中：
| API | 返回值类型 | 说明 |
|---|---|---|
| redisTemplate.opsForValue() | ValueOperations | 操作string类型数据 |
| redisTemplate.opsForHash() | HashOperations | 操作Hash类型数据 |
| redisTemplate.opsForList() | ListOperations | 操作List类型数据 |
| redisTemplate.opsForSet() | SetOperations | 操作Set类型数据 |
| redisTemplate.opsForZSet() | ZSetOperations | 操作SortedSet类型数据 |
| redisTemplate | 通用命令 |
SpringDataRedis的使用步骤：
SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持
- 引入spring-boot-starter-data-redis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appplication.yml配置Redis信息
spring:
redis:
host:192.168.150.101
port:6379
password:123321
lettuce:
pool:
max-active: 8 # 最大连接
max-idle: 8 # 最大空闲连接
min-idle: 0 # 最小空闲连接
max-wait: 100 # 连接等待时间
- 注入RedisTemplate
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
- 编写测试
@SpringBootTest
public class RedisTest {
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Test
void testString() {
// 插入一条string类型数据
redisTemplate.opsForValue().set("name", "李四");
//读取一条string类型数据
Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
System.out.printLn("name = " + name);
}
}
SpringDataRedis的序列化方式
RedisTemplate可以接收任意Object作为值写入Redis，只不过是写入前会把Object序列化为字节码形式，默认采用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
采用自定义的JSON序列化方式（不建议）
我们可以自定义RedisTemplate的序列化方式，代码如下：
@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(redisConnectionFactory redisConnectionFactory) throw UnknowHostException {
// 创建Template
RedisTemplate<String, Object> redisTemp = new RedisTemplate<>();
// 设置连接工厂
redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
// 设置序列化工具
GenericJackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
// key和hashKey采用 string序列化
redisTemplate.setKeySerializer(RedisSerializer.string);
redisTemplate.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
// value和hashValue采用 JSON 序列化
redisTemplate.setValueSerializer(jsonRedisSerializer);
redisTempkate.setHashValueSerializer(jsonRedisSerializer);
return redisTemplate;
}
注入RedisTemplate中的 private RedisTemplate redisTemplate;
改成 private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
StringRedisTemplate
尽管JSON的序列化方式可以满足我们的需求，但依然存在一些问题，如图：
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。
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RedisTamplate的过程：
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
// JSON 工具
private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
@Test
void testStringTemplate() throws JsonProcessingException {
// 准备对象
User user = new User("老王", 18);
// 手动序列化
String json = mapper.writeValueAsString(user);
// 写入一条数据到redis
stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:200", json);
// 读取数据
String val = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:200");
// 反序列化
user user1 = mapper.readValue(val, User.class);
System.out.printLn("user1 = " + user1);
}
RedisTemplate的两种序列化实践方案：
方案一：
-
自定义RedisTemplate
-
修改RedisTemplate的序列化器为GenericJackson2JsonRedisSerializer
缺点：占用内存 空间
方案二：
-
使用StringRedisTemplate
-
写入Redis时，手动把对象序列化成JSON
-
读取Redis时，手动把读取到的JSON反序列化为对象
缺点：需手动序列化和反序列化