Spring Data Redis + Redis数据缓存学习笔记

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作者
猴君
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1 Redis 入门

1.1 简介

Redis是一个基于内存的key-value结构数据库。Redis 是互联网技术领域使用最为广泛的存储中间件。官网:https://redis.io 中文网:https://www.redis.net.cn/
key-value结构存储主要特点:

  • 基于内存存储,读写性能高
  • 适合存储热点数据(热点商品、资讯、新闻)
  • 企业应用广泛

Redis是用C语言开发的一个开源的高性能键值对(key-value)数据库,官方提供的数据是可以达到100000+的QPS(每秒内查询次数)。它存储的value类型比较丰富,也被称为结构化的NoSql数据库。所谓的 NoSql(Not Only SQL),不仅仅是SQL,泛指非关系型数据库。NoSql数据库并不是要取代关系型数据库,而是关系型数据库的补充。
关系型数据库(RDBMS):Mysql、Oracle、DB2、SQLServer
非关系型数据库(NoSql):Redis、Mongo db、MemCached

1.2 Redis服务启动与停止(Windows)

1.2.1 服务启动命令

redis-server.exe redis.windows.confRedis服务默认端口号为 6379 ,通过快捷键Ctrl + C 即可停止Redis服务,当Redis服务启动成功后,可通过客户端进行连接。

1.2.2 客户端连接命令

通过redis-cli.exe命令默认连接的是本地的redis服务,并且使用默认6379端口。也可以通过指定如下参数连接:

  • -h ip地址
  • -p 端口号
  • -a 密码(如果需要)

1.2.3 修改Redis配置文件

设置Redis服务密码,修改redis.windows.conf 文件,添加 requirepass 123456
注意:修改密码后需要重启Redis服务才能生效,Redis配置文件中 # 表示注释。
重启Redis后,再次连接Redis时,需加上密码,否则连接失败。此时,-h 和 -p 参数可省略不写。

redis-cli.exe -h localhost -p 6379 -a 123456 

1.2.4 Redis客户端图形工具

默认提供的客户端连接工具界面不太友好,同时操作也较为麻烦,接下来,引入一个Redis客户端图形工具。
image.png

2. Redis数据类型

2.1 五种常用数据类型介绍

Redis存储的是key-value结构的数据,其中key是字符串类型,value有5种常用的数据类型:

  • 字符串 string
  • 哈希 hash
  • 列表 list
  • 集合 set
  • 有序集合 sorted set / zset

各种数据类型特点

  • 字符串(string):普通字符串,Redis中最简单的数据类型
  • 哈希(hash):也叫散列,类似于Java中的HashMap结构
  • 列表(list):按照插入顺序排序,可以有重复元素,类似于Java中的LinkedList
  • 集合(set):无序集合,没有重复元素,类似于Java中的HashSet
  • 有序集合(sorted set/zset):集合中每个元素关联一个分数(score),根据分数升序排序,没有重复元素

3. Redis常用命令

3.1 字符串操作命令

Redis 中字符串类型常用命令:

SET key value           # 设置指定key的值 GET key                 # 获取指定key的值 SETEX key seconds value # 设置指定key的值,并将 key 的过期时间设为 seconds 秒 SETNX key value         # 只有在 key 不存在时设置 key 的值 

更多命令可以参考Redis中文网:https://www.redis.net.cn

3.2 哈希操作命令

Redis hash 是一个string类型的 field 和 value 的映射表,hash特别适合用于存储对象,常用命令:

HSET key field value # 将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value HGET key field       # 获取存储在哈希表中指定字段的值 HDEL key field       # 删除存储在哈希表中的指定字段 HKEYS key            # 获取哈希表中所有字段 HVALS key            # 获取哈希表中所有值 

3.3 列表操作命令

Redis 列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序,常用命令:

# 将一个或多个值插入到列表头部 LPUSH key value1 [value2]  # 获取列表指定范围内的元素 LRANGE key start stop   # 移除并获取列表最后一个元素 RPOP key   LLEN key # 获取列表长度  # 移出并获取列表的最后一个元素 # 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止 BRPOP key1 [key2 ] timeout 

3.4 集合操作命令

Redis set 是string类型的无序集合。集合成员是唯一的,这就意味着集合中不能出现重复的数据,常用命令:

SADD key member1 [member2] #向集合添加一个或多个成员 SMEMBERS key               #返回集合中的所有成员 SCARD key                  #获取集合的成员数 SINTER key1 [key2]         #返回给定所有集合的交集 SUNION key1 [key2]         #返回所有给定集合的并集 SREM key member1 [member2] #移除集合中一个或多个成员 

3.5 有序集合操作命令

Redis有序集合是string类型元素的集合,且不允许有重复成员。每个元素都会关联一个double类型的分数。常用命令:

ZADD key score1 member1 [score2 member2] #向有序集合添加一个或多个成员 ZRANGE key start stop [WITHSCORES]       #通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员 ZINCRBY key increment member             #有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment ZREM key member [member ...]             #移除有序集合中的一个或多个成员 

3.6 通用命令

Redis的通用命令是不分数据类型的,都可以使用的命令:

KEYS pattern 	#查找所有符合给定模式( pattern)的 key  EXISTS key 		#检查给定 key 是否存在 TYPE key 		  #返回 key 所储存的值的类型 DEL key 		  #该命令用于在 key 存在是删除 key 

2 Spring Data Redis使用方式

Redis 的 Java 客户端很多,常用的几种:

  • Jedis
  • Lettuce
  • Spring Data Redis

Spring 对 Redis 客户端进行了整合,提供了 Spring Data Redis,在Spring Boot项目中还提供了对应的Starter,即 spring-boot-starter-data-redis。

Spring Data Redis 是 Spring 的一部分,提供了在 Spring 应用中通过简单的配置就可以访问 Redis 服务,对 Redis 底层开发包进行了高度封装。在 Spring 项目中,可以使用Spring Data Redis来简化 Redis 操作。
网址:https://spring.io/projects/spring-data-redis

2.1 导入依赖(maven 坐标)

<dependency>   <groupId>org.springframework.boot</groupId>   <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId> </dependency> 

Spring Data Redis中提供了一个高度封装的类:RedisTemplate,对相关api进行了归类封装,将同一类型操作封装为operation接口,具体分类如下:

  • ValueOperations:string数据操作
  • SetOperations:set类型数据操作
  • ZSetOperations:zset类型数据操作
  • HashOperations:hash类型的数据操作
  • ListOperations:list类型的数据操作

2.2 配置数据源

在application.yml中添加 redis 的相关配置(确保已安装 redis)

redis:     host: localhost     port: 6379     password: 123456     database: 10 # 指定使用Redis的哪个数据库,Redis服务启动后默认有16个数据库,编号分别是从0到15 

database:指定使用Redis的哪个数据库,Redis服务启动后默认有16个数据库,编号分别是从0到15。可以通过修改Redis配置文件来指定数据库的数量。
添加数据后,记得使用 select 10 选择到配置使用的数据库中,方可查看到添加的数据。

2.3 编写配置类

@Configuration @Slf4j public class RedisConfiguration {      @Bean     public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory){         log.info("开始创建redis模板对象...");         RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate();         //设置redis的连接工厂对象         redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);         //设置redis key的序列化器         redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());         return redisTemplate;     } } 

解释说明:
当前配置类不是必须的,因为 Spring Boot 框架会自动装配 RedisTemplate 对象,但是默认的key序列化器为JdkSerializationRedisSerializer,导致我们存到Redis中后的数据和原始数据有差别,故设置为StringRedisSerializer序列化器。

@Bean注解用于告诉Spring容器,被注解的方法将返回一个对象,该对象要注册为Spring应用上下文中的bean。当Spring容器启动时,它会查找所有带有@Bean注解的方法,并调用这些方法,将返回的实例注册到Spring容器中,以便在需要时能够自动装配(autowire)这些bean。

疑问:为什么要在模版配置方法前面添加@Bean注解?

  1. 配置RedisTemplateRedisTemplate是Spring Data Redis提供的一个高级抽象,用于简化Redis数据的访问。通过@Bean注解,你能够自定义RedisTemplate的配置,比如设置连接工厂、序列化器等,然后将这个配置好的RedisTemplate实例注册到Spring容器中。这样,在Spring应用的其他部分,你就可以通过自动装配(如使用@Autowired注解)来使用这个配置好的RedisTemplate实例了。
  2. 解耦:将RedisTemplate的配置和使用解耦。你不需要在每个需要使用Redis的地方都手动创建和配置RedisTemplate。相反,你只需要在配置类中配置一次,然后在需要的地方通过Spring的依赖注入机制来使用它。
  3. 可重用性:由于RedisTemplate是作为一个bean注册在Spring容器中的,因此它是可重用的。你可以在应用的多个部分中注入同一个RedisTemplate实例,而不需要为每个使用场景都创建一个新的实例。
  4. 易于测试:通过将RedisTemplate的配置和创建逻辑封装在配置类中,并使用@Bean注解来注册它,你可以更容易地编写针对使用RedisTemplate的代码的单元测试。你可以使用Spring的测试支持来模拟或替换RedisTemplate,以便在测试环境中运行你的代码,而无需连接到实际的Redis服务器。
  5. 支持多种配置:如果你的应用需要多种配置的RedisTemplate实例(例如,用于不同的Redis数据库或具有不同序列化设置的实例),你可以通过在同一配置类中定义多个带有@Bean注解的方法来轻松实现这一点。Spring容器将能够区分这些不同的bean,并在需要时将它们注入到正确的位置。

2.4 测试 redis 连接和操作

可以通过一个 main 方法测试,这里介绍单元测试方式:

@SpringBootTest public class SpringDataRedisTest {     @Autowired     private RedisTemplate redisTemplate;      @Test     public void testRedisTemplate(){         System.out.println(redisTemplate);         //string数据操作         ValueOperations valueOperations = redisTemplate.opsForValue();         //hash类型的数据操作         HashOperations hashOperations = redisTemplate.opsForHash();         //list类型的数据操作         ListOperations listOperations = redisTemplate.opsForList();         //set类型数据操作         SetOperations setOperations = redisTemplate.opsForSet();         //zset类型数据操作         ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();     } } 

运行后,提示测试成功即可!

2.5 使用 Java 操作 Redis

主要分为以下几种操作:

  1. 操作字符串类型
  2. 操作集合数据类型
  3. 操作列表数据类型
  4. 操作哈希数据类型
  5. 操作有序集合数据类型
  6. 通用的操作命令
/**      * 操作字符串类型的数据      */     @Test     public void testString() {         // 设置键值对         redisTemplate.opsForValue().set("name", "小明");         // 获取对应key的值         String city = (String) redisTemplate.opsForValue().get("name");         System.out.println(city);         // 添加String类型的数据,同时设置过期时间         redisTemplate.opsForValue().set("code", "1234", 3, TimeUnit.MINUTES);          // 在某个key不存在是设置值         redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "1");         redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "2");     }      /**      * 操作集合类型的数据      */     @Test     public void testSet() {         SetOperations setOperations = redisTemplate.opsForSet();          // 添加元素 set1不存在创建并添加,存在直接添加         setOperations.add("set1", "a", "b", "c");         setOperations.add("set2", "a", "c", "f");          // 获取set1中的所有成员         Set member = setOperations.members("set1");         System.out.println(member);          // 统计元素数量         Long size = setOperations.size("set1");         System.out.println(size);          // 计算交集         Set intersect = setOperations.intersect("set1", "set2");         System.out.println(intersect);          // 计算并集         Set union = setOperations.union("set1", "set2");         System.out.println(union);          // 移除局部元素         setOperations.remove("set1", "a", "b");     }      /**      * 操作列表类型的数据      */     @Test     public void testList() {         ListOperations listOperations = redisTemplate.opsForList();          // 将对多个值从左到右插入到list中         listOperations.leftPushAll("mylist", "a", "b", "c");         // 将多个值从左到右插入到list中(头部插入)         listOperations.leftPush("mylist", "d");          // 获取从0到-1的所有元素(即全部元素)         List muList = listOperations.range("mylist", 0, -1);         System.out.println(muList);          // 从list的右边移除并返回最后一个元素         listOperations.rightPop("mylist");          // 统计元素数量         Long size = listOperations.size("mylist");         System.out.println(size);     }      /**      * 操作哈希类型的数据      */     @Test     public void testHash() {         HashOperations hashOperations = redisTemplate.opsForHash();          // 添加一个hash字段并赋值==对象和属性的关系         hashOperations.put("100", "name", "tom");         hashOperations.put("100", "age", "20");          // 获取字段中某个元素         String name = (String) hashOperations.get("100", "name");         System.out.println(name);          // 获取所有的字段名         Set keys = hashOperations.keys("100");         System.out.println(keys);          // 获取所有的字段值         List values = hashOperations.values("100");         System.out.println(values);          // 删除字段age         hashOperations.delete("100", "age");     }      /**      * 操作有序集合类型的数据      */     @Test     public void testZset() {         ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();          // 像zset中添加元素并设置其分数         zSetOperations.add("zset1", "a", 10);         zSetOperations.add("zset1", "b", 12);         zSetOperations.add("zset1", "c", 9);          // 按照分数高低获取zset中的所有元素         Set zset1 = zSetOperations.range("zset1", 0, -1);         System.out.println(zset1);          // 将zset1中的c分数改为10         zSetOperations.incrementScore("zset1", "c", 10);         // 移除两个元素         zSetOperations.remove("zset1", "a", "b");     }       /**      * 通用命令操作      */     @Test     public void testCommon() {         // 获取所有键 * 通配符         Set keys = redisTemplate.keys("*");         System.out.println(keys);          // 检查是否存在某个键 key = ?         Boolean name = redisTemplate.hasKey("name");         Boolean set1 = redisTemplate.hasKey("set1");          // 遍历keys集合获取每个keys的类型 DataType是枚举了redis的list\string\set\zset\hash等类型         for (Object key : keys) {             DataType type = redisTemplate.type(key);             System.out.println(type.name());         }          // 删除某个键关联的数据         redisTemplate.delete("mylist");     } 

运行之后配合 redis 可视化工具可以看到以上代码添加的数据,一定要先切换到数据库号为 10 的 redis 数据库方可查看到相关数据。
控制台查看效果:
image.png
可视化工具查看效果:
image.png

2.6 五种常见数据类型的一般使用场景

字符串(String)

适用场景

  • 缓存:将常用的数据(如用户信息、页面内容等)存储在 Redis 的 String 类型中,以减轻数据库的压力,提高访问速度。
  • 计数器:利用 Redis 的自增(INCR)和自减(DECR)操作,可以很方便地实现计数功能,如网站的访问次数、点赞数等。
  • 分布式锁:基于 String 类型的特性,可以实现分布式锁,保证在分布式系统中的数据一致性和并发控制。

哈希(Hash)

适用场景

  • 对象属性存储:将对象的各个属性存储在 Hash 类型中,每个字段对应一个属性,方便快速查找和更新用户信息、商品信息等。
  • 缓存对象:对于一些复杂的对象,可以将其序列化后存储在 Hash 类型中,避免多次数据库查询。
  • 配置信息:使用 Hash 类型来存储配置信息,如数据库连接参数、日志级别等,方便快速读取和更新。

列表(List)

适用场景

  • 消息队列:List 类型可以实现简单的消息队列,将消息依次插入到列表的一端,消费者从另一端取出消息,实现异步处理和解耦。
  • 动态数据流:如社交平台中的朋友圈,可以使用 List 存储用户的动态内容,新的动态插入到列表头部,用户读取动态时从头部获取最新内容。

集合(Set)

适用场景

  • 标签系统:在开发博客系统或商品系统时,可以使用 Set 存储每篇文章或商品的标签,方便根据标签进行分类和搜索。
  • 共同好友:在社交应用中,可以利用 Set 存储用户的好友列表,通过求交集来找出共同的好友,实现共同兴趣的推荐。
  • 黑名单管理:将需要屏蔽的用户或信息存储在 Set 中,方便快速查找和删除。

有序集合(Sorted Set)

适用场景

  • 排行榜:在游戏应用或社交应用中,可以使用 Sorted Set 存储用户的得分信息,根据分数排名,实现排行榜功能。
  • 延时任务:将任务的执行时间作为分数,将任务存储在 Sorted Set 中,定时从集合中取出需要执行的任务。
  • 热度排名:在新闻、视频等应用中,可以根据内容的点击量、观看时长等作为分数,使用 Sorted Set 进行热度排名。

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