Redis基础
认识Redis
sql和nosql
SQL和NoSQL是两种不同的数据库管理系统
SQL:
(Structured Query Language)即结构化查询语言,主要用于关系型数据库管理系统
- 结构化、关联的、SQL查询、ACID
- 磁盘存储,会有大量的磁盘IO,对性能有一定影响
- 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
- 使用场景: 数据结构固定,相关业务对数据安全性、一致性要求较高
NoSQL:
(Not Only SQL)即非关系型数据库,泛指那些不使用SQL作为查询语言的数据库系统
- 非结构化
- 键值类型(Redis)
- 文档类型(MongDB)
- 列类型(HBase)
- Graph类型(Neo4j)
- 无关联的、非SQL、BASE
- 内存存储,内存的读写速度会非常快,性能自然会好一些
- 扩展性: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
- 使用场景:数据结构不固定,对数据安全性、一致性要求较不高,对性能有要求
Redis简介
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支持多种不同数据结构,功能丰富
- 单线程,每个命令具备原子性
- 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的官方网站地址:https://redis.io/
Redis数据结构
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:
基本类型:
- String: hello world
- Hash: {name:“Jack”,age: 21}
- List: [A -> B -> C -> C]
- Set: {A, B, C}
- SortedSet: {A: 1, B: 2, C: 3}
特殊类型:
- GEO: {A: (120.3, 30.5)}
- BitMap: 0110110101110101011
- HyperLog: 0110110101110101011
Redis为了方便我们学习,将操作不同数据类型的命令也做了分组,在官网( https://redis.io/commands )可以查看到不同的命令
通用命令
通用指令是部分数据类型的,都可以使用的指令,常见的有:
- KEYS:查看符合模板的所有key
- DEL:删除一个指定的key
- EXISTS:判断key是否存在
- EXPIRE:给一个key设置有效期,有效期到期时该key会被自动删除
- TTL:查看一个KEY的剩余有效期
通过help [command] 可以查看一个命令的具体用法,例如:
1 | # 查看keys命令的帮助信息(windows环境下): |
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的常见命令
String的常见命令有:
- SET:添加或者修改已经存在的一个String类型的键值对
- GET:根据key获取String类型的value
- MSET: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:让一个整型的key自增1
- INCRBY:让一个整型的key自增并指定步长,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
- 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
- SETEX:添加一个String类型的键值对,并且指定有效期
Key结构
Redis没有类似MySQL中的Table的概念,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id是1,有一个商品id恰好也是1,此时如果使用id作为key,那就会冲突了,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 |
这个格式并非固定,也可以根据自己的需求来删除或添加词条。这样以来,我们就可以把不同类型的数据区分开了。从而避免了key的冲突问题。
例如我们的项目名称叫 pumpkin,有user和product两种不同类型的数据,我们可以这样定义key:
- user相关的key:pumpkin:user:1
- product相关的key:pumpkin:product: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:
KEY | VALUE |
---|---|
pumpkin:user:1 | {“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21} |
pumpkin:product:1 | {“id”:1, “name”: “小米11”, “price”: 4999} |
1 | 127.0.0.1:6379> set pumpkin:user:1 '{"id":1, "name":"Jack", "age":21}' |
并且,在Redis的桌面客户端中,还会以相同前缀作为层级结构(pumpkin->user->1),让数据看起来层次分明,关系清晰(不想存图片啦,自己操作一下看看吧)
Hash类型
Hash类型,也叫散列,其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,当需要修改对象某个字段时很不方便
KEY | VALUE |
---|---|
pumpkin:user:1 | {“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21} |
pumpkin:product:1 | {“id”:1, “name”: “小米11”, “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 | |
pumpkin:user:1 | name | Jack |
age | 21 | |
pumpkin:user:2 | name | Rose |
age | 18 |
Hash的常见命令有:
- 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
1 | # 插入一条数据 并修改年龄 |
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:
- 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
1 | # 从上到下:3 2 1 4 5 6 |
思考:如何利用List结构模拟一个阻塞队列?
- 入口和出口在不同边(队列)
- 出队时采用BLPOP或BRPOP
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
这些功能可以很方便的实现好友列表、共同好友、关注列表等功能
Set的常见命令有:
- 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
- SDIFF key1 key2 … :求key1与key2的差集(1有2没有)
- SUNION key1 key2 … :求key1与key2的并集(不重复)
1 | 127.0.0.1:6379> SADD s1 a b c |
练习时间
- 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
- 李四的好友有:王五、麻子、二狗
- 利用Set的命令实现下列功能:
- 计算张三的好友有几人
- 计算张三和李四有哪些共同好友
- 查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友
- 查询张三和李四的好友总共有哪些人
- 判断李四是否是张三的好友
- 判断张三是否是李四的好友
- 将李四从张三的好友列表中移除
1 | 127.0.0.1:6379> SADD zs lisi wangwu zhaoliu |
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:
- 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(默认升序,加rev为降序:ZREVRANK,其他改为降序与这个类似)
- 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
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
练习时间
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
并实现下列功能:
- 删除Tom同学
- 获取Amy同学的分数
- 获取Rose同学的排名
- 查询80分以下有几个学生
- 给Amy同学加2分
- 查出成绩前3名的同学
- 查出成绩80分以下的所有同学
1 | 127.0.0.1:6379> ZADD stus 85 Jack 89 Lucy 82 Rose 95 Tom 78 Jerry 92 Amy 76 Miles |
Redis的Java客户端
在Redis官网中提供了各种语言的客户端,地址:https://redis.io/docs/clients/
其中Java客户端也包含很多,标记为*的就是推荐使用的java客户端,包括:
- 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
Jedis的官网地址: https://github.com/redis/jedis
快速入门
只需要四步就可以啦(但是我觉得其实就两步嘛)
①引入依赖(根据自己的maven版本选择版本噢)
②创建Jedis对象,建立连接
③使用Jedis,方法名与Redis命令一致
④释放资源
1 | <!--jedis--> |
1 | public class JedisTest { |
1 |
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1 |
|
3.1.2.连接池
Jedis自身并不具备线程安全性,并且频繁的创建和销毁连接会有性能损耗,因此推荐使用Jedis连接池代替Jedis的直连方式
1 | public class JedisConnectionFactory { |
1 |
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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,使用非常简单
SpringDataRedis的使用步骤:
- 新建springboot工程,引入spring-boot-starter-data-redis依赖
- 在application.yml配置Redis信息
- 注入RedisTemplate
1 | <!--Redis依赖--> |
1 | # 注意springboot3版本 这里要加data |
1 |
|
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\x04name
\xAC\xED\x00\x05t\x00\x07pumpkin
缺点:
- 可读性差
- 内存占用较大
我们可以配置一个Spring类来自定义RedisTemplate的序列化方式,让键和哈希键采用字符串序列化,而值和哈希值则使用JSON序列化。这样Redis就能存储复杂的Java对象,并且这些对象会以JSON格式进行序列化和反序列化。
1 |
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1 |
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1 |
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{
“@class”: “com.ln.pojo.User”,
“name”: “Pumpkin”,
“age”: 18
}
根据运行结果我们可以注意到,此过程中会记录序列化时的类名
“@class”: “com.ln.pojo.User”
以便查询时准确反序列化,但是这会增加一定的内存消耗
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,省去了我们自定义RedisTemplate的序列化方式的步骤,而是直接使用:
1 |
|
RedisTemplate的两种序列化实践方案:
- 方案一:
- 自定义RedisTemplate(会增加一定的内存消耗)
修改RedisTemplate的序列化器为GenericJackson2JsonRedisSerializer
- 自定义RedisTemplate(会增加一定的内存消耗)
- 方案二:
- 使用StringRedisTemplate(必须手动完成)
写入Redis时,手动把对象序列化为JSON
读取Redis时,手动把读取到的JSON反序列化为对象
- 使用StringRedisTemplate(必须手动完成)
完结撒花💖
有没有觉得似乎内容很少但好像又很多?
其实根据需求,再查询文档写就可以了
好啦,掰掰