JavaEE 使用 Redis 数据库进行内容缓存和高访问负载

NoSQL（Not Only SQL），泛指非关系型数据库，是为了处理高并发读写、海量数据的高效率存储和访问、高扩展性和高可用性而产生的。

分类	相关产品	典型应用	数据模型	优点	缺点
键值对(Key-Value)存储	Redis、Voldemort、Berkeley DB	内容缓存、处理高访问负载	一系列键值对	快速查询	存储的数据缺少结构化
列存储数据库	Cassandra、HBase、Riak	分布式文件系统	以列簇式存储，将同一列数据存在一起	查询速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展	功能相对局限
文档型数据库	MongoDB、CouchDB	Web应用	一系列键值对	数据结构要求不严格	查询性能不高，缺乏统一的查询语法
图形数据库	Neo4j、InfoGrid	社交网络，推荐系统，专注于构建关系图谱	图结构	利用图结构相关算法	需要对整个图做计算才能得出结果，不容易做分布式的集群方案

本篇将主要阐述如何使用 Redis（https://github.com/antirez/redis）数据库进行内容缓存和高访问负载，redis 使用 C 语言开发的一个开源的高性能的键值对数据库，通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的存储需求，目前 Redis 支持的键值数据类型有很多种，比如字符串类型、列表类型、有序集合类型、散列类型、集合类型。Redis 官方也给我们提供了一些测试数据，有 50 个并发程序来执行 10 万次请求，Redis 读的速度达到了 11 万次/秒，写的速度达到了 8.1 万次/秒。

Redis 最广泛的应用场景就是使用它作为缓存（新闻或商品内容、聊天式的在线好友列表），除此还有任务队列（秒杀、抢购）、网站访问统计、数据过期处理（可以精确到毫秒）、应用排行榜、分布式集群架构中的 session 分离等。

1.Linux下安装Redis数据库

$ scp ~/Downloads/redis-4.0.1.tar.gz root@192.168.2.10:/usr/local //上传安装包
$ ssh root@192.168.2.10                          //SSH连接

# yum -y install gcc gcc-c++ autoconf automake   //gcc、gcc-c++的库文件
# cd /usr/local
# tar -zxvf redis-4.0.1.tar.gz                   //解压缩
# cd redis-4.0.1                                 //切换到该目录下
# make                                           //编译，将.c文件编译为.o文件
# make PREFIX=/usr/local/redis install           //指定路径安装
# cd /usr/local
# ls                                             //如果存在redis文件夹，则安装成功

其中 /usr/local/redis/bin/ 下包含：

redis-benchmark                  //性能测试的一个工具
redis-check-aof                  //aof文件修复的一个工具 redis-check-aof --fix appendonlly.aof
redis-check-dump                 //rdb文件检查的一个工具，rdb文件为Redis默认数据库文件
redis-check-rdb                  //rdb文件修复的一个工具 redis-check-rdb --fix dump.rdb
redis-cli                        //命令行的一个客户端
redis-sentinel -> redis-server
redis-server                     //redis服务器启动的命令

接下来继续我们的命令：

# cd redis-4.0.1
# cp redis.conf /usr/local/redis
# cd /usr/local/redis
# vim redis.conf                  //编辑Redis的配置文件

具体配置步骤： 
1）绑定你的授权ip地址：修改69行的 bind 127.0.0.1 为 bind [host]（绑定到所有网络: 注释掉69行的 bind 127.0.0.1） 
2）关闭保护模式：将88行的 protected-mode yes 修改为 daemonize no 
3）配置后台启动：将136行的 daemonize no 修改为 daemonize yes 
4）配置 Redis 持久化: RDB方式（默认支持，不需要配置）和AOF方式（将509行的appendonly no 修改为 appendonly yes，538-540为同步策略的设置，开启 appendfsync always，注释 appendfsync everysec，always为没修改一次就同步，everysec为每一秒同步，no为不同步，为了安全此处选择 always）。

编辑完成后退出 vim，之后还需要开放 Redis 的 6379 端口：

# vim /etc/sysconfig/iptables     //打开Linux防火墙的设置
//增加代码 -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m tcp --dport 6379 -j ACCEPT

//退出 vim，执行防火墙重启命令
# service iptables restart
# ./bin/redis-server ./redis.conf //启动redis服务器，可以通过 ps -ef | grep -i redis 查看启动是否成功

还有一些其他 Redis 命令如下：

# ./bin/redis-cli shutdown        //停止redis服务器
# ./bin/redis-cli                 //打开redis命令行客户端

2.Redis的数据结构

需要知道的是，Redis 的 Key 设置不要过长也不要过短，要有统一的命名规范。先看一下 keys 的操作：

$ ssh root@192.168.2.10          //SSH连接
# /usr/local/redis/bin/redis-cli
> keys *                         //显示所有的key
> keys my?                       //显示以my开头的所有key
> del my1 my2 my3                //删除my1、my2、my3
> exists my1                     //检查是否存在，存在返回1，不存在返回0
> get my1                        //获取key的value值
> rename my1 my2                 //重命名my1为my2
> expire my1 1000                //设置key过期时间，单位秒
> ttl my1                        //剩余超时时间，没有设置则返回-1
> type my1                       //获取key对应value的类型

1.存储字符串 String

二进制是安全的，存入和获取的数据相同；Value 最多可以容纳的数据长度是 521 M。存储 String 常用的命令：

> set name zhangsan              //赋值 set [key][value]
> get name                       //取值 get [key]
> getset name lisi               //取值并赋值
> del name                       //删除 del [key]
> incr num                       //数值递增1，如果没有就默认创建0并递增1 incr [key]
> decr num                       //数值递减1，如果没有就默认创建0并递减1
> incrby num2 5                  //数值递增指定值，如果没有就默认创建0 incrby [key][指定值]
> decrby num2 5                  //数值递减指定值，如果没有就默认创建0 decrby [key][指定值]
> append num3 5                  //插入指定内容，如果有则追加内容，如果没有则新创建 append [key][插入值]

2.存储哈希 Hash

存储 Hash 可以看成是 String Key 和 String Value 的 Map 容器，适合存储 值-对象 的信息，例如用户名、密码、年龄等等，每一个 Hash 可以存储 4294967295 个键值对。存储 Hash 常用的命令：

> hset myhash username tom       //赋值单个属性 hset [key][Hash键值对]
> hmset myhash username tom2 rose age 20  //赋值多个属性 hmset [key][Hash键值对1] rose [Hash键值对2]
> hget myhash username           //获取单个属性 hget [key][key2]
> hmget myhash username age      //获取多个属性 hget [key][key2][key3]
> hgetall myhash                 //获取全部值

> hdel myhash username age       //删除多个属性
> del myhash                     //删除整个集合
> hincrby myhash age 5           //增加属性值
> hexists myhash username        //判断某个属性中的key是否存在，存在返回1，不存在返回0
> hlen myhash                    //获取属性个数 hlen [key1]
> hkeys myhash                   //获取所有属性名称 hkeys [key1]

3.存储字符串列表 List

在 Redis 中，List（ArrayList 使用数组方式，LinkedList 使用双向链表方式）顺序是按照插入顺序排序的一个字符串链表，和数据结构中的普通链表是一样的，可以在它的头部和尾部添加新的元素，在插入的时候，如果该 key 不存在，那么 Redis 就会为这个键创建一个新的链表，相反，如果链表中所有元素都被移除了，那么该键也会被从数据库中删除。存储 List 常用的命令：

> lpush mylist a b c          //从双向链表的头部开始添加，如果mylist不存在则创建 lpush [key][value1][value2]..
> lpushx mylist d             //从双向链表的头部开始添加，如果mylist不存在则不插入
> rpush mylist 1 2 3          //从双向链表的尾部开始添加
> lrange mylist 0 5           //查看链表 lrange [key][开始位置][结束位置]

> lpop mylist                 //弹出双向链表的头部元素，弹出后，双向链表中就没有这个元素了
> rpop mylist                 //弹出双向链表的尾部元素
> rpoplpush mylist1 mylist2   //将mylist1里面头部元素弹出插入mylist2头部
> llen mylist                 //获取元素个数 llen [key]

> lrem mylist 1 2             //从头到尾删除1个2 lrem [key][删除的个数][删除的元素]
> lrem mylist -1 2            //从尾到头删除1个2
> lrem mylist 0 2             //从尾到头删除所有2

> lset mylist 3 k             //第三个value值设置为k
> linsert mylist before b 11  //第一个b之前插入11
> linsert mylist after b 22   //第一个b之后插入22

rpoplpush 命令在消息发布系统中的使用场景：

4.存储字符串集合 Set

和 List 类型不同的是，Set 集合中不允许出现重复的元素，无序的，Set 可以包含的最大元素数量是 4294967295。存储 Set 常用的命令：

> sadd myset a b c            //向Set中添加了三个值 sadd [key][Set集合值]
> srem myset a b              //删除指定元素
> smembers myset              //查看Set中元素 smembers [key]
> sismember myset c           //判断Set中是否存在c，存在返回1，不存在返回0

> sdiff myset myset2          //返回两个Set集合的差集运算
> sdiffstore my my1 my2       //将两个Set集合的差集存储到另一个集合(my)中
> sinter myset myset2         //返回两个Set集合的交集运算
> sunion myset myset2         //返回两个Set集合的并集运算

> scard myset                 //返回Set集合成员数量
> srandmember myset           //随机返回Set中一个成员

5.存储有序字符串集合 SortedSet

SortedSet 中的成员在集合中的位置是有序的。存储 SortedSet 常用的命令：

> zadd mysort 65 aa 85 bb 95 cc //有序添加元素 zadd [key][姓名 分数][姓名 分数]...
> zscore mysort aa              //获得分数
> zcard mysort                  //返回集合成员数量
> zrem mysort tom cc            //删除元素

> zrange mysort 0 -1            //范围查询，-1表示最后，显示姓名
> zrange mysort 0 -1 withscores //范围查询，姓名分数都会显示
> zrevrange mysort 0 -1 withscores //范围查询，由大到小排序显示

> zremrangebyrank mysort 0 2    //按照排序的范围进行删除，0～2位置
> zremrangebyscore mysort 70 90 //按照分数进行删除，70～90

> zrangebyscore mysort 0 90     //按照分数查0～90之间的
> zrangebyscore mysort 0 90 withscores limit 0 2  //按照分数查0～90之间的，由大到小排序，只显示前2个
> zcount mysort 60 100          //获取60～100之间的个数

SortedSet 可以应用于游戏的积分排行榜、构建索引数据。

3.Redis的多数据库和事务

一个 Redis 实例最多可以提供16个数据库（0-15），默认连接第 0 号数据库，也可以通过select 选择数据库：

> select 1                      //选择1号数据库
> move myset 2                  //移动myset到2号数据库

支持事务（所有命令都将串行化执行）的操作：

> multi         //开启事务
> exec          //提交事务
> discard       //回滚事务

4.使用Jedis操作Redis数据库

Jedis（https://github.com/xetorthio/jedis）是 Redis 官方首选的 Java 客户端开发包，

需要添加 Maven 依赖：

<!-- jedis -->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.0</version>
    <type>jar</type>
    <scope>compile</scope>
</dependency>
 
 
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普通方式操作 Redis：

Jedis jedis = null;
try {
    jedis = new Jedis("123.57.73.52",6379);
    jedis.set("name", "zhangsan");                     //保存数据
    String value = jedis.get("name");                  //获取数据
    System.out.println(value);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    jedis.close();                                     //释放资源
}
 
 
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使用 Jedis 连接池操作 Redis：

//获得连接池的配置对象
JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
//设置最大连接数, 默认8个
config.setMaxTotal(8);
//设置最大空闲连接数, 默认8个
config.setMaxIdle(8);
//获得连接池
JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, "123.57.73.52",6379);

//获得核心对象
Jedis jedis = null;
try {
    jedis = jedisPool.getResource();
    jedis.set("name2", "lisi");                       //保存数据
    String value = jedis.get("name2");                //获取数据
    System.out.println(value);
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    jedis.close();                                    //释放资源
}