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
json
{
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
sql
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
Redis: 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
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
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:
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:
## 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
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
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的常用命令
String的常用命令有
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
plaintext 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
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
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
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
Hash的常用命令有
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:
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:
练习题:
将下列数据用Redis的Set集合来存储:
张三的好友有:李四、王五、赵六
127.0.0.1:6379> sadd zhangsan lisi wangwu zhaoliu
(integer) 3
李四的好友有:王五、麻子、二狗
127.0.0.1:6379> sadd lisi wangwu mazi ergou
(integer) 3
利用Set的命令实现下列功能:
计算张三的好友有几人
127.0.0.1:6379> scard zhangsan
(integer) 3
计算张三和李四有哪些共同好友
127.0.0.1:6379> sinter zhangsan lisi
1) "wangwu"
查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友
127.0.0.1:6379> sdiff zhangsan lisi
1) "zhaoliu"
2) "lisi"
查询张三和李四的好友总共有哪些人
127.0.0.1:6379> sunion zhangsan lisi
1) "wangwu"
2) "zhaoliu"
3) "ergou"
4) "lisi"
5) "mazi"
判断李四是否是张三的好友
127.0.0.1:6379> sismember zhangsan lisi
(integer) 1
判断张三是否是李四的好友
127.0.0.1:6379> sismember lisi zhangsan
(integer) 0
将李四从张三的好友列表中移除
127.0.0.1:6379> srem zhangsan lisi
(integer) 1
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:
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
练习题:
将班级的下列学生得分存入Redis的SortedSet中:
Jack 85, Lucy 89, Rose 82, Tom 95, Jerry 78, Amy 92, Miles 76
127.0.0.1:6379> zadd stu 85 Jack 89 Lucy 82 Rose 95 Tom 78 Jerry 92 Amy 76 Miles (integer) 7
并实现下列功能:
删除Tom同学
127.0.0.1:6379> zrem stu Tom (integer) 1
获取Amy同学的分数
127.0.0.1:6379> zscore stu Amy "92"
获取Rose同学的排名
127.0.0.1:6379> zrank stu Rose (integer) 2
查询80分以下有几个学生
127.0.0.1:6379> zcount stu 0 80 (integer) 2
给Amy同学加2分
127.0.0.1:6379> zincrby stu 2 Amy "94"
查出成绩前3名的同学
127.0.0.1:6379> zrange stu 0 2 1) "Miles" 2) "Jerry" 3) "Rose"
查出成绩80分以下的所有同学
127.0.0.1:6379> zrangebyscore stu 0 80 1) "Miles" 2) "Jerry"
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
xml <!--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
private Jedis jedis; @BeforeEach 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
@Test void testString(){ jedis.set("name","Kyle"); String name = jedis.get("name"); System.out.println("name = " + name); } @Test 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
@AfterEach void tearDown(){ if (jedis != null){ jedis.close(); } }
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
public 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
@SpringBootTest
class RedisTestApplicationTests {
private Jedis jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
@Test
void testString(){
jedis.set("name","Kyle");
String name = jedis.get("name");
System.out.println("name = " + name);
}
@Test
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);
}
@AfterEach
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:
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,
xml
<!--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
yml
spring:
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
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
编写测试方法
@Test
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
@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
@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User {
private String name;
private Integer age;
}
测试方法
@Test
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:
json
{
"@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
public 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:
@Test
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
json
{
"name": "张三",
"age": 18
}