Redis基础篇
在此特别感谢黑马程序员提供的Redis课程
初识Redis
Redis是一种键值型的NoSQL数据库,这里有两个关键字
- 键值型
- NoSQL
其中键值型
是指Redis中存储的数据都是以Key-Value键值对的形式存储,而Value的形式多种多样,可以使字符串、数值甚至Json
而NoSQL则是相对于传统关系型数据库而言,有很大差异的一种数据库
认识NoSQL
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
。
结构化与非结构化
传统关系型数据库是结构化数据,每张表在创建的时候都有严格的约束信息,如字段名、字段数据类型、字段约束等,插入的数据必须遵循这些约束
而NoSQL则对数据库格式没有约束,可以是键值型,也可以是文档型,甚至是图格式
关联与非关联
传统数据库的表与表之间往往存在关联,例如外键约束
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1
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18{
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
}
}
]
}
例如此处要维护张三与两个手机订单的关系,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,所以建议使用业务逻辑来维护关联关系
查询方式
传统关系型数据库会基于Sql语句做查询,语法有统一的标准1
SELECT id, age FROM tb_user WHERE id = 1
而不同的非关系型数据库查询语法差异极大1
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3Redis: get user:1
MongoDB: db.user.find({_id: 1})
elasticsearch: GET http://localhost:9200/users/1
事务
传统关系型数据库能满足事务的ACID原则(原子性、一致性、独立性及持久性)
而非关系型数据库汪汪不支持事务,或者不能要个保证ACID的特性,只能实现计本的一致性
总结
SQL | NoSQL | |
---|---|---|
数据结构 | 结构化(Structured) | 非结构化 |
数据关联 | 关联的(Relational) | 无关联的 |
查询方式 | SQL查询 | 非SQL |
事务特性 | ACID | BASE |
存储方式 | 磁盘 | 内存 |
扩展性 | 垂直 | 水平 |
使用场景 | 1)数据结构固定 2)对一致性、安全性要求不高 |
1)数据结构不固定 2)相关业务对数据安全性、一致性要求较高 3)对性能要求 |
- 存储方式
- 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
- 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
- 扩展性
- 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。
- 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。
- 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
认识Redis
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。
特征:
- 键值(Key-Value)型,Value支持多种不同的数据结构,功能丰富
- 单线程,每个命令具有原子性
- 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
作者:Antirez
Redis官网:https://redis.io/
安装Redis
关于Redis的安装,我在之前的这篇文章做过详细的说明,这里就不赘述了
Redis桌面客户端
安装完成Redis,我们就可以操作Redis,实现数据的CRUD了。这需要用到Redis客户端,包括:
- 命令行客户端
- 图形化桌面客户端
- 编程客户端
Redis命令行客户端
Redis安装完成后就自带了命令行客户端:redis-cli,使用方式如下:1
redis-cli [options] [commonds]
其中常见的options有:
-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-p 6379
:指定要连接的redis节点的端口,默认是6379-a 123321
:指定redis的访问密码
其中的commonds就是Redis的操作命令,例如:
ping
:与redis服务端做心跳测试,服务端正常会返回`pong
图形化桌面客户端
安装包:https://github.com/lework/RedisDesktopManager-Windows/releases
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:1
2## 选择0号数据库
select 0
Redis常用命令
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通用命令
常用的通用命令有以下几个
命令 | 描述 |
---|---|
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 |
TTL key | 返回给定key的剩余生存时间(TTL, time to live),以秒为单位 |
DEL key | 该命令用于在key存在是删除key |
KEYS
:查看符合模板的所有key- 不建议在生产环境设备上使用,因为Redis是单线程的,执行查询的时候会阻塞其他命令,当数据量很大的时候,使用KEYS进行模糊查询,效率很差
DEL
:删除一个指定的key- 也可以删除多个key,
DEL name age
,会将name和age都删掉
- 也可以删除多个key,
EXISTS
:判断key是否存在EXISTS name
,如果存在返回1,不存在返回0
EXPIRE
:给一个key设置有效期,有效期到期时该key会被自动删除EXPIRE name 20
,给name设置20秒有效期,到期自动删除
TTL
:查看一个key的剩余有效期(Time-To-Live)TTL name
,查看name的剩余有效期,如果未设置有效期,则返回-1
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
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
String的常用命令
String的常用命令有
命令 | 描述 |
---|---|
SET | 添加或者修改一个已经存在的String类型的键值对 |
GET | 根据key获取String类型的value |
MEST | 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 | 让一个整形的key自增1 |
INCRBY | 让一个整形的key自增并指定步长值,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值 |
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,可以理解为真正的新 增 |
SETEX | 添加一个String类型的键值对,并指定有效期 |
Key结构
- Redis没有类似MySQL中Table的概念,那么我们该如何区分不同类型的Key呢?
- 例如:需要存储用户、商品信息到Redis,有一个用户的id是1,有一个商品的id恰好也是1,如果此时使用id作为key,那么就回冲突,该怎么办?
- 我们可以通过给key添加前缀加以区分,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,格式如下1
项目名:业务名:类型:id
- 这个格式也并非是固定的,可以根据自己的需求来删除/添加词条,这样我们就可以把不同数据类型的数据区分开了,从而避免了key的冲突问题
- 例如我们的项目名叫reggie,有user和dish两种不同类型的数据,我们可以这样定义key
- user相关的key:
reggie:user:1
- dish相关的key:
reggie:dish:1
- user相关的key:
- Redis的key允许有多个单词形成层级结构,多个单词之间用
- 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 |
---|---|
reggie:user:1 | {“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21} |
reggie:dish:1 | {“id”:1, “name”: “鲟鱼火锅”, “price”: 4999} |
- 并且在Redis的桌面客户端中,也会以相同前缀作为层次结构,让数据看起来层次分明,关系清晰
Hash类型
- Hash类型,也叫散列,其中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,当我们要修改对象的某个属性值的时候很不方便
KEY | VALUE |
---|---|
reggie:user:1 | {“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21} |
reggie:dish:1 | {“id”:1, “name”: “鲟鱼火锅”, “price”: 4999} |
- 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 | |
reggie:user:1 | name | Jack |
age | 21 | |
reggie:user:2 |
name | Rose |
age | 18 |
- Hash的常用命令有
命令 | 描述 |
---|---|
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:
命令 | 描述 |
---|---|
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 |
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的常见命令有:
命令 | 描述 |
---|---|
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 |
SUNION key1 key2 … | 求key1与key2的并集 |
SDIFF key1 key2 … | 求key1与key2的差集 |
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的常见命令有:
命令 | 描述 |
---|---|
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 |
Redis的Java客户端
- 目前主流的Redis的Java客户端有三种
- 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,因此我们后期会直接以SpringDataRedis来学习。
- 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。
Jedis客户端
快速入门
- 使用Jedis的步骤
- 导入Jedis的maven坐标
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13<!--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> - 建立连接
新建一个单元测试类1
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11private Jedis jedis;
void setUp() {
//1. 建立连接
jedis = new Jedis("101.42.225.160", 6379);
//2. 设置密码
jedis.auth("root");
//3. 选择库
jedis.select(0);
} - 测试
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void testString(){
jedis.set("name","Kyle");
String name = jedis.get("name");
System.out.println("name = " + name);
}
void testHash(){
jedis.hset("reggie:user:1","name","Jack");
jedis.hset("reggie:user:2","name","Rose");
jedis.hset("reggie:user:1","age","21");
jedis.hset("reggie:user:2","age","18");
Map<String, String> map = jedis.hgetAll("reggie:user:1");
System.out.println(map);
} - 释放资源
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void tearDown(){
if (jedis != null){
jedis.close();
}
}
- 导入Jedis的maven坐标
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。- 新建一个
com.blog.util
,用于存放我们编写的工具类 - 但后面我们使用
SpringDataRedis
的时候,可以直接在yml
配置文件里配置这些内容1
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19public 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, "101.42.225.160", 6379, 1000, "root");
}
public static Jedis getJedis(){
return jedisPool.getResource();
}
} - 之后我们的测试类就可以修改为如下
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class RedisTestApplicationTests {
private Jedis jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
void testString(){
jedis.set("name","Kyle");
String name = jedis.get("name");
System.out.println("name = " + name);
}
void testHash(){
jedis.hset("reggie:user:1","name","Jack");
jedis.hset("reggie:user:2","name","Rose");
jedis.hset("reggie:user:3","name","Kyle");
jedis.hset("reggie:user:1","age","21");
jedis.hset("reggie:user:2","age","18");
jedis.hset("reggie:user:3","age","18");
Map<String, String> map = jedis.hgetAll("reggie:user:1");
System.out.println(map);
}
void tearDown(){
if (jedis != null){
jedis.close();
}
}
}
SpringDataRedis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
- 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。并且将不同数据类型的操作API封装到了不同的类型中:
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 | 通用的命令 |
快速入门
SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持,使用起来非常简单
- 导入依赖,
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26<!--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>
<!--lombok-->
<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> 配置Redis
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11spring:
redis:
host: 101.42.225.160
port: 6379
password: root
lettuce:
pool:
max-active: 8
max-idle: 8
min-idle: 0
max-wait: 100ms注入RedisTemplate
因为有了SpringBoot的自动装配,我们可以拿来就用1
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private RedisTemplate redisTemplate;编写测试方法
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void stringTest(){
redisTemplate.opsForValue().set("username","David");
String username = (String) redisTemplate.opsForValue().get("username");
System.out.println(username);
}
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
\xAC\xED\x00\x05t\x00\x06\xE5\xBC\xA0\xE4\xB8\x89
缺点:
- 可读性差
- 内存占用较大
我们可以自定义RedisTemplate的序列化方式,代码如下
在com.blog.config
包下编写对应的配置类1
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public class RedisConfig {
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;
}
}- 我们编写一个User类,并尝试将其创建的对象存入Redis,看看是什么效果
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public class User {
private String name;
private Integer age;
} - 测试方法
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void stringTest(){
redisTemplate.opsForValue().set("userdata",new User("张三",18));
} - 这里采用了JSON序列化来代替默认的JDK序列化方式。最终结果如下:
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5{
"@class": "com.blog.entity.User",
"name": "张三",
"age": 18
} - 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。
- 所以肯定会有更好的方法
StringRedisTemplate
- 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。源码如下
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7public class StringRedisTemplate extends RedisTemplate<String, String> {
public StringRedisTemplate() {
this.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
this.setValueSerializer(RedisSerializer.string());
this.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
this.setHashValueSerializer(RedisSerializer.string());
} - 省去了我们自定义RedisTemplate的序列化方式的步骤(可以将之前配置的RedisConfig删除掉),而是直接使用:
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void stringTest() throws JsonProcessingException {
//创建对象
User user = new User("张三", 18);
//手动序列化
String json = mapper.writeValueAsString(user);
//写入数据
stringRedisTemplate.opsForValue().set("userdata", json);
//获取数据
String userdata = stringRedisTemplate.opsForValue().get("userdata");
//手动反序列化
User readValue = mapper.readValue(userdata, User.class);
System.out.println(readValue);
} - 存入Redis中是这样的
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"name": "张三",
"age": 18
}