Redis(1)_Redis的基本認識

躺平小伙發表於2024-04-23
Redis

初識Redis

特徵

  • 鍵值（key-value）型，value支援多種不同資料結構，功能豐富
  • 單執行緒，每個命令具備原子性
  • 低延遲，速度快（基於記憶體、IO多路複用、良好的編碼）
  • 支援資料持久化
  • 支援主從叢集、分片叢集
  • 支援多語言客戶端

Redis命令

資料結構

  • Redis為了方便學習，將操作不同資料型別的命令做了分組
  • 官網

通用命令

  • KEYS：檢視複合模版的所有key，不建議在生產環境裝置上使用
  • DEL：刪除一個指定的key
  • EXISTS：判斷key是否存在
  • EXPIRE：給一個key設定有效期，有效期到期時該key會被自動刪除
  • TTL：檢視一個KEY的剩餘有效期

透過help[command]可以檢視一個命令的具體用法

String型別

String型別，也就是字串型別，是Redis中最簡單的儲存型別

其value是字串，不過根據字串的格式不同，又可以分為3類：

  • string：普通字串
  • int：整數型別，可以做自增、自減操作
  • float：浮點型別，可以做自增、自減操作

String的型別的常見命令

  • SET：新增或者修改已經存在的一個String型別的鍵值對
  • GET：根據key獲取String型別的value
  • MSET：批次新增多個String型別的鍵值對
  • MGET：根據多個key獲取多個String型別的value
  • INCR：讓一個整型的key自增1
  • INCRBY:讓一個整型的key自增並指定步長，例如：incrby num 2 讓num值自增2
  • INCRBYFLOAT：讓一個浮點型別的數字自增並指定步長
  • SETNX：新增一個String型別的鍵值對，前提是這個key不存在，否則不執行
  • SETEX：新增一個String型別的鍵值對，並且指定有效期

Key的層級結構

如果Value是一個Java物件，例如一個User物件，則可以將物件序列化為JSON字串後儲存：

KEY VALUE
hanyang:user:1
hanyang:product:1

Hash型別

Hash型別，也叫雜湊，其value是一個無序字典，類似於Java中的HashMap結構

String結構是將物件序列化為JSON字串後儲存，當需要修改物件某個欄位時很不方便：

KEY VALUE
hanyang:user:1
hanyang:user:2

Hash結構可以將物件中的每個欄位獨立儲存，可以針對單個欄位做CRUD：

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

Hash型別的常見命令

  • HSET key field value：新增或者修改hash型別key的field的值
  • HGET key field：獲取一個hash型別key的field的值
  • HMSET：批次新增多個hash型別key的field的值
  • HMGET：批次獲取多個hash型別key的field的值
  • HGETALL：獲取一個hash型別的key中的所有的field和value
  • HKEYS：獲取一個hash型別的key中的所有的field
  • HINCRBY:讓一個hash型別key的欄位值自增並指定步長
  • HSETNX：新增一個hash型別的key的field值，前提是這個field不存在，否則不執行

List型別

Redis中的List型別與Java中的LinkedList類似，可以看做是一個雙向連結串列結構。既可以支援正向檢索和也可以支援反向檢索。

特徵也與LinkedList類似：

  • 有序
  • 元素可以重複
  • 插入和刪除快
  • 查詢速度一般

常用來儲存一個有序資料，例如：朋友圈點贊列表，評論列表等。

List的常見命令有：

  • LPUSH key element ... ：向列表左側插入一個或多個元素
  • LPOP key：移除並返回列表左側的第一個元素，沒有則返回nil
  • RPUSH key element ... ：向列表右側插入一個或多個元素
  • RPOP key：移除並返回列表右側的第一個元素
  • LRANGE key star end：返回一段角標範圍內的所有元素
  • BLPOP和BRPOP：與LPOP和RPOP類似，只不過在沒有元素時等待指定時間，而不是直接返回nil

如何利用List結構模擬一個棧？

  • 入口和出口在同一邊

如何利用List結構模擬一個佇列？

  • 入口和出口在不同邊

如何利用List結構模擬一個阻塞佇列？

  • 入口和出口在不同邊
  • 出隊時採用BLPOP或BRPOP

Set型別

Redis的Set結構與Java中的HashSet類似，可以看做是一個value為null的HashMap。因為也是一個hash表，因此具備與HashSet類似的特徵：

  • 無序
  • 元素不可重複
  • 查詢快
  • 支援交集.並集.差集等功能

Set型別的常見命令

  • SADD key member ... ：向set中新增一個或多個元素
  • SREM key member ... : 移除set中的指定元素
  • SCARD key： 返回set中元素的個數
  • SISMEMBER key member：判斷一個元素是否存在於set中
  • SMEMBERS：獲取set中的所有元素
  • SINTER key1 key2 ... ：求key1與key2的交集
  • SDIFF key1 key2 ... ：求key1與key2的差集
  • SUNION key1 key2 ..：求key1和key2的並集

SortedSet型別

Redis的SortedSet是一個可排序的set集合，與Java中的TreeSet有些類似，但底層資料結構卻差別很大。SortedSet中的每一個元素都帶有一個score屬性，可以基於score屬性對元素排序，底層的實現是一個跳錶（SkipList）加 hash表。

SortedSet具備下列特性：

  • 可排序
  • 元素不重複
  • 查詢速度快

因為SortedSet的可排序特性，經常被用來實現排行榜這樣的功能。

SortedSet型別的常見命令

  • ZADD key score member：新增一個或多個元素到sorted set ，如果已經存在則更新其score值
  • ZREM key member：刪除sorted set中的一個指定元素
  • ZSCORE key member : 獲取sorted set中的指定元素的score值
  • ZRANK key member：獲取sorted set 中的指定元素的排名
  • ZCARD key：獲取sorted set中的元素個數
  • ZCOUNT key min max：統計score值在給定範圍內的所有元素的個數
  • ZINCRBY key increment member：讓sorted set中的指定元素自增，步長為指定的increment值
  • ZRANGE key min max：按照score排序後，獲取指定排名範圍內的元素
  • ZRANGEBYSCORE key min max：按照score排序後，獲取指定score範圍內的元素
  • ZDIFF.ZINTER.ZUNION：求差集.交集.並集

注意：所有的排名預設都是升序，如果要降序則在命令的Z後面新增REV即可，例如：

  • 升序獲取sorted set 中的指定元素的排名：ZRANK key member
  • 降序獲取sorted set 中的指定元素的排名：ZREVRANK key memeber

Redis的Java客戶端

Jedis

  • 官網
  1. 引入依賴
<!--jedis-->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>4.3.0</version>
</dependency>
<!--單元測試-->
<dependency>
    <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
    <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
    <version>5.7.0</version>
    <scope>test</scope>
</dependency>
  1. 建立連線
private Jedis jedis;

@BeforeEach
void setUp(){
    //1. 建立連線
    jedis = new Jedis("192.168.190.129", 6379);
    //2. 設定密碼
    jedis.auth("123321");
    //3. 選擇庫
    jedis.select(0);
}
  1. 測試
@Test
void testString(){
    //存入資料
    String result = jedis.set("name", "renkelin");
    System.out.println("result = " + result);
    //獲取資料
    String name = jedis.get("name");
    System.out.println("name = " + name);
}

@Test
void testHash(){
    //插入hash資料
    jedis.hset("user:1", "name", "Jack");
    jedis.hset("user:1", "age", "18");

    //獲取
    Map<String, String> map = jedis.hgetAll("user:1");
    System.out.println(map);
}
  1. 釋放資源
@AfterEach
void tearDown(){
    if(jedis != null){
        jedis.close();
    }
}

Jedis連線池

Jedis本身是執行緒不安全的，並且頻繁的建立和銷燬連線會有效能損耗

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 {
        //配置連線池
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        config.setMaxTotal(8);
        config.setMaxIdle(8);
        config.setMinIdle(0);
        //建立連線池物件
        jedisPool = new JedisPool(config, "192.168.190.129", 6379, 1000, "123321");
    }

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

SpringDataRedis

SpringData是Spring中資料操作的模組，包含對各種資料庫的整合，其中對Redis的整合模組就叫做SpringDataRedis

  • 官網
  • 提供了對不同Redis客戶端的整合（Lettuce和Jedis）
  • 提供了RedisTemplate統一API來操作Redis
  • 支援Redis的釋出訂閱模型
  • 支援Redis哨兵和Redis叢集
  • 支援基於Lettuce的響應式程式設計
  • 支援基於JDK.JSON.字串.Spring物件的資料序列化及反序列化
  • 支援基於Redis的JDKCollection實現

SpringDataRedis中提供了RedisTemplate工具類，其中封裝了各種對Redis的操作

API 返回值型別 說明
redisTemplate.opsForValue() ValueOperations 操作String型別資料
redisTemplate.opsForHash() HashOperations 操作Hash型別資料
redisTemplate.opsForList() ListOperations 操作List型別資料
redisTemplate.opsForSet() SetOperations 操作Set型別資料
redisTemplate.opsForZSet() ZSetOperations 操作SortedSet型別資料
redisTemplate 通用的命令

RedisTemplate

  1. 引入依賴
<!--redis依賴-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!--連線池依賴-->
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>
  1. 配置檔案
spring:
  redis:
    host: 192.168.190.129
    port: 6379
    password: 123321
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8  #最大連線
        max-idle: 8   #最大空閒連線
        min-idle: 0   #最小空閒連線
        max-wait: 100ms #連線等待時間
  1. 注入RedisTemplate
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
  1. 編寫測試
@Test
void testString() {
    //寫入一條String資料
    redisTemplate.opsForValue().set("name", "漢陽");
    //獲取String資料
    Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
    System.out.println("name = " + name);
}

資料序列化器

自定義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) {
        //建立RedisTemplate物件
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        //設定連線工廠
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);
        //建立Json的序列化
        GenericJackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
        //設定Key的序列化
        template.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
        template.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
        //設定Value的序列化
        template.setValueSerializer(jsonRedisSerializer);
        template.setHashValueSerializer(jsonRedisSerializer);
        //返回
        return template;
    }
}

StringRedisTemplate

為了節省記憶體空間，並不會使用JSON序列化來處理value，而是統一使用String序列化器，要求只能儲存String型別的key和value。當需要儲存Java物件時，手動完成物件的序列化和反序列化

Spring預設提供了一個StringRedisTemplate類，省去了自定義RedisTemplate的過程

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() {
        //寫入一條String資料
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("name", "漢陽");
        //獲取String資料
        Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }
}

RedisTemplate的兩種序列化實踐方案：

  • 方案一：
    • 自定義RedisTemplate
    • 修改RedisTemplate的序列化器為GenericJackson2JsonRedisSerializer
  • 方案二：
    • 使用StringRedisTemplate
    • 寫入Redis時，手動把物件序列化為JSON
    • 讀取Redis時，手動把讀取到的JSON反序列化為物件

Hash結構操作

@SpringBootTest
class RedisStringTests {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

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

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

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