Redis基础

原创已于 2023-11-19 23:28:26 修改 · 86 阅读

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#redis #bootstrap #数据库 #笔记

于 2023-11-19 23:25:36 首次发布

本文介绍了Redis的基本概念，包括其键值对特性、支持的数据结构（如String、Hash、List、Set和SortedSet），以及常用的命令。同时涵盖了Jedis和SpringDataRedis的使用，以及数据序列化的配置。

Redis

初识Redis

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

Redis命令

数据结构

Redis为了方便学习，将操作不同数据类型的命令做了分组
官网

通用命令

KEYS：查看复合模版的所有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

通过help[command]可以查看一个命令的具体用法

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

String的类型的常见命令

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

Key的层级结构

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
hanyang:user:1	{"id":1, "name": "Jack", "age": 21}
hanyang:product:1	{"id":1, "name": "小米11", "price": 4999}

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，当需要修改对象某个字段时很不方便：

KEY	VALUE
hanyang:user:1	{name:"Jack", age:21}
hanyang:user:2	{name:"Rose", age:18}

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：

KEY	VALUE
	field value
hanyang:user:1	name Jack
	age 21
hanyang:user:2	name Rose
	age 18

Hash类型的常见命令

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：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
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

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：

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

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结构模拟一个队列？

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

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和key2的并集

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，例如：

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

Redis的Java客户端

Jedis

官网

引入依赖

<!--jedis-->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>4.3.0</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>

建立连接

private Jedis jedis;

@BeforeEach
void setUp(){
    //1. 建立连接
    jedis = new Jedis("192.168.190.129", 6379);
    //2. 设置密码
    jedis.auth("123321");
    //3. 选择库
    jedis.select(0);
}

测试

@Test
void testString(){
    //存入数据
    String result = jedis.set("name", "renkelin");
    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", "18");

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

释放资源

@AfterEach
void tearDown(){
    if(jedis != 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

package com.hanyang.jedis.util;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

/**
 * ClassName: JedisConnectionFactory
 * Package: com.hanyang.jedis.util
 * Description:
 *
 * @Author: renkelin
 * @Create: 2023/7/3 - 23:16
 * @Version: v1.0
 */
public class JedisConnectionFactory {
    private static final JedisPool jedisPool;

    static {
        //配置连接池
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        config.setMaxTotal(8);
        config.setMaxIdle(8);
        config.setMinIdle(0);
        //创建连接池对象
        jedisPool = new JedisPool(config, "192.168.190.129", 6379, 1000, "123321");
    }

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

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

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

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		通用的命令

RedisTemplate

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>

配置文件

spring:
  redis:
    host: 192.168.190.129
    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: 100ms #连接等待时间

注入RedisTemplate

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

编写测试

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

数据序列化器

自定义RedisTemplate的序列化方式

package com.hanyang.redis.config;

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import sun.net.www.content.text.Generic;

/**
 * ClassName: RedisConfig
 * Package: com.hanyang.redis.config
 * Description:
 *
 * @Author: renkelin
 * @Create: 2023/7/3 - 23:53
 * @Version: v1.0
 */
@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的序列化
        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;
    }
}

StringRedisTemplate

为了节省内存空间，并不会使用JSON序列化来处理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，省去了自定义RedisTemplate的过程

package com.hanyang;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

@SpringBootTest
class RedisStringTests {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

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

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
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

Hash结构操作

@SpringBootTest
class RedisStringTests {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Test
    void testHash() {
        stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "name", "汉阳");
        stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "age", "21");

        Map<Object, Object> entries = stringRedisTemplate.opsForHash().entries("user:400");
        System.out.println("entries = " + entries);
    }
}