Redis是一种键值型的NoSql数据库,这里有两个关键字:
其中键值型,是指Redis中存储的数据都是以key.value对的形式存储,而value的形式多种多样,可以是字符串.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。
对于存储的数据,没有类似Mysql那么严格的约束,比如唯一性,是否可以为null等等,所以我们把这种松散结构的数据库,称之为NoSQL数据库。
- 初始Redis
- 认识NoSQL
- 认识Redis
- 安装Redis
- Redis常见命令
- 5种常见数据结构
- 通用命令
- 不同数据结构的操作命令
- Redis的Java客户端
- Jedis客户端
- SpringDataRedis客户端
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。
传统关系型数据库是结构化数据,每一张表都有严格的约束信息:字段名.字段数据类型.字段约束等等信息,插入的数据必须遵守这些约束,而NoSql则对数据库格式没有严格约束,往往形式松散,自由,可以是键值型,也可以是文档型,甚至可以是图格式。
传统数据库的表与表之间往往存在关联,例如外键,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:
{ 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 } } ] }
此处要维护“张三”的订单与商品“荣耀”和“小米11”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。还是建议用业务来维护关联关系。
传统关系型数据库会基于Sql语句做查询,语法有统一标准,而不同的非关系数据库查询语法差异极大,五花八门各种各样。
传统关系型数据库能满足事务ACID的原则,而非关系型数据库往往不支持事务,或者不能严格保证ACID的特性,只能实现基本的一致性。
除了上述四点以外,在存储方式.扩展性.查询性能上关系型与非关系型也都有着显著差异,总结如下:
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:
作者:Antirez
Redis的官方网站地址:https://redis.io/
为了简化起见此处使用windows版本的redis。
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号库 select 0
Redis是一个key-value的数据库,key一般是String类型,不过value的类型多种多样:
贴心小建议:命令不要死记,学会查询就好啦
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:
当然我们也可以通过Help命令来帮助我们去查看命令
通用指令是部分数据类型的,都可以使用的指令,常见的有:
通过help [command] 可以查看一个命令的具体用法,例如:
课堂代码如下
MSET name zhangsan age 20
127.0.0.1:6379> keys * 1) "name" 2) "age" 127.0.0.1:6379> # 查询以a开头的key 127.0.0.1:6379> keys a* 1) "age" 127.0.0.1:6379>
贴心小提示:在生产环境下,不推荐使用keys 命令,因为这个命令在key过多的情况下,效率不高
127.0.0.1:6379> help del DEL key [key ...] summary: Delete a key since: 1.0.0 group: generic 127.0.0.1:6379> del name #删除单个 (integer) 1 #成功删除1个 127.0.0.1:6379> keys * 1) "age" 127.0.0.1:6379> MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3 #批量添加数据 OK 127.0.0.1:6379> keys * 1) "k3" 2) "k2" 3) "k1" 4) "age" 127.0.0.1:6379> del k1 k2 k3 k4 (integer) 3 #此处返回的是成功删除的key,由于redis中只有k1,k2,k3 所以只成功删除3个,最终返回 127.0.0.1:6379> 127.0.0.1:6379> keys * #再查询全部的key 1) "age" #只剩下一个了 127.0.0.1:6379>
贴心小提示:同学们在拷贝代码的时候,只需要拷贝对应的命令哦~
127.0.0.1:6379> help EXISTS EXISTS key [key ...] summary: Determine if a key exists since: 1.0.0 group: generic 127.0.0.1:6379> exists age (integer) 1 127.0.0.1:6379> exists name (integer) 0
贴心小提示:内存非常宝贵,对于一些数据,我们应当给他一些过期时间,当过期时间到了之后,他就会自动被删除~
127.0.0.1:6379> expire age 10 (integer) 1 127.0.0.1:6379> ttl age (integer) 8 127.0.0.1:6379> ttl age (integer) 6 127.0.0.1:6379> ttl age (integer) -2 127.0.0.1:6379> ttl age (integer) -2 #当这个key过期了,那么此时查询出来就是-2 127.0.0.1:6379> keys * (empty list or set) 127.0.0.1:6379> set age 10 #如果没有设置过期时间 OK 127.0.0.1:6379> ttl age (integer) -1 # ttl的返回值就是-1
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的常见命令有:
贴心小提示:以上命令除了INCRBYFLOAT 都是常用命令
127.0.0.1:6379> set name Rose //原来不存在 OK 127.0.0.1:6379> get name "Rose" 127.0.0.1:6379> set name Jack //原来存在,就是修改 OK 127.0.0.1:6379> get name "Jack"
127.0.0.1:6379> MSET k1 v1 k2 v2 k3 v3 OK 127.0.0.1:6379> MGET name age k1 k2 k3 1) "Jack" //之前存在的name 2) "10" //之前存在的age 3) "v1" 4) "v2" 5) "v3"
127.0.0.1:6379> get age "10" 127.0.0.1:6379> incr age //增加1 (integer) 11 127.0.0.1:6379> get age //获得age "11" 127.0.0.1:6379> incrby age 2 //一次增加2 (integer) 13 //返回目前的age的值 127.0.0.1:6379> incrby age 2 (integer) 15 127.0.0.1:6379> incrby age -1 //也可以增加负数,相当于减 (integer) 14 127.0.0.1:6379> incrby age -2 //一次减少2个 (integer) 12 127.0.0.1:6379> DECR age //相当于 incr 负数,减少正常用法 (integer) 11 127.0.0.1:6379> get age "11"
127.0.0.1:6379> help setnx SETNX key value summary: Set the value of a key, only if the key does not exist since: 1.0.0 group: string 127.0.0.1:6379> set name Jack //设置名称 OK 127.0.0.1:6379> setnx name lisi //如果key不存在,则添加成功 (integer) 0 127.0.0.1:6379> get name //由于name已经存在,所以lisi的操作失败 "Jack" 127.0.0.1:6379> setnx name2 lisi //name2 不存在,所以操作成功 (integer) 1 127.0.0.1:6379> get name2 "lisi"
127.0.0.1:6379> setex name 10 jack OK 127.0.0.1:6379> ttl name (integer) 8 127.0.0.1:6379> ttl name (integer) 7 127.0.0.1:6379> ttl name (integer) 5
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:
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。
例如我们的项目名称叫 yihao,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:yihao:user:1**
product相关的key:yihao: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 |
---|---|
yihao:user:1 | {"id":1, "name": "Jack", "age": 21} |
yihao:product:1 | {"id":1, "name": "小米11", "price": 4999} |
一旦我们向redis采用这样的方式存储,那么在可视化界面中,redis会以层级结构来进行存储,形成类似于这样的结构,更加方便Redis获取数据
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:
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类型的常见命令
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
贴心小提示:哈希结构也是我们以后实际开发中常用的命令哟
127.0.0.1:6379> HSET yihao:user:3 name Lucy//大key是 yihao:user:3 小key是name,小value是Lucy (integer) 1 127.0.0.1:6379> HSET yihao:user:3 age 21// 如果操作不存在的数据,则是新增 (integer) 1 127.0.0.1:6379> HSET yihao:user:3 age 17 //如果操作存在的数据,则是修改 (integer) 0 127.0.0.1:6379> HGET yihao:user:3 name "Lucy" 127.0.0.1:6379> HGET yihao:user:3 age "17"
127.0.0.1:6379> HMSET yihao:user:4 name HanMeiMei OK 127.0.0.1:6379> HMSET yihao:user:4 name LiLei age 20 sex man OK 127.0.0.1:6379> HMGET yihao:user:4 name age sex 1) "LiLei" 2) "20" 3) "man"
127.0.0.1:6379> HGETALL yihao:user:4 1) "name" 2) "LiLei" 3) "age" 4) "20" 5) "sex" 6) "man"
127.0.0.1:6379> HKEYS yihao:user:4 1) "name" 2) "age" 3) "sex" 127.0.0.1:6379> HVALS yihao:user:4 1) "LiLei" 2) "20" 3) "man"
127.0.0.1:6379> HINCRBY yihao:user:4 age 2 (integer) 22 127.0.0.1:6379> HVALS yihao:user:4 1) "LiLei" 2) "22" 3) "man" 127.0.0.1:6379> HINCRBY yihao:user:4 age -2 (integer) 20
127.0.0.1:6379> HSETNX yihao:user4 sex woman (integer) 1 127.0.0.1:6379> HGETALL yihao:user:3 1) "name" 2) "Lucy" 3) "age" 4) "17" 127.0.0.1:6379> HSETNX yihao:user:3 sex woman (integer) 1 127.0.0.1:6379> HGETALL yihao:user:3 1) "name" 2) "Lucy" 3) "age" 4) "17" 5) "sex" 6) "woman"
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:
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:
127.0.0.1:6379> LPUSH users 1 2 3 (integer) 3 127.0.0.1:6379> RPUSH users 4 5 6 (integer) 6
127.0.0.1:6379> LPOP users "3" 127.0.0.1:6379> RPOP users "6"
127.0.0.1:6379> LRANGE users 1 2 1) "1" 2) "4"
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:
Set类型的常见命令
例如两个集合:s1和s2:
求交集:SINTER s1 s2
求s1与s2的不同:SDIFF s1 s2
具体命令
127.0.0.1:6379> sadd s1 a b c (integer) 3 127.0.0.1:6379> smembers s1 1) "c" 2) "b" 3) "a" 127.0.0.1:6379> srem s1 a (integer) 1 127.0.0.1:6379> SISMEMBER s1 a (integer) 0 127.0.0.1:6379> SISMEMBER s1 b (integer) 1 127.0.0.1:6379> SCARD s1 (integer) 2
案例
127.0.0.1:6379> SADD zs lisi wangwu zhaoliu (integer) 3 127.0.0.1:6379> SADD ls wangwu mazi ergou (integer) 3 127.0.0.1:6379> SCARD zs (integer) 3 127.0.0.1:6379> SINTER zs ls 1) "wangwu" 127.0.0.1:6379> SDIFF zs ls 1) "zhaoliu" 2) "lisi" 127.0.0.1:6379> SUNION zs ls 1) "wangwu" 2) "zhaoliu" 3) "lisi" 4) "mazi" 5) "ergou" 127.0.0.1:6379> SISMEMBER zs lisi (integer) 1 127.0.0.1:6379> SISMEMBER ls zhangsan (integer) 0 127.0.0.1:6379> SREM zs lisi (integer) 1 127.0.0.1:6379> SMEMBERS zs 1) "zhaoliu" 2) "wangwu"
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:
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:
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:
入门案例详细步骤
案例分析:
0)创建工程:
1)引入依赖:
<!--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>
2)建立连接
新建一个单元测试类,内容如下:
private Jedis jedis; @BeforeEach void setUp() { // 1.建立连接 // jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379); jedis = JedisConnectionFactory.getJedis(); // 2.设置密码 jedis.auth("123321"); // 3.选择库 jedis.select(0); }
3)测试:
@Test void testString() { // 存入数据 String result = jedis.set("name", "虎哥"); System.out.println("result = " + result); // 获取数据 String name = jedis.get("name"); System.out.println("name = " + name); } @Test void testHash() { // 插入hash数据 jedis.hset("user:1", "name", "Jack"); jedis.hset("user:1", "age", "21"); // 获取 Map<String, String> map = jedis.hgetAll("user:1"); System.out.println(map); }
4)释放资源
@AfterEach void tearDown() { if (jedis != null) { jedis.close(); } }
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
有关池化思想,并不仅仅是这里会使用,很多地方都有,比如说我们的数据库连接池,比如我们tomcat中的线程池,这些都是池化思想的体现。
package com.xiao; import redis.clients.jedis.Jedis; import redis.clients.jedis.JedisPool; import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig; /** * @Classname Redis连接池 * @Description TODO * @Date 2022/8/23 9:54 * @Created by ylp */ public class JedisConnectionFactory { private static final JedisPool jedisPool; static { //配置连接池 JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig(); poolConfig.setMaxTotal(8); // 连接池最大连接数 poolConfig.setMaxIdle(8); // 连接池最大空闲数 poolConfig.setMinIdle(0); // 连接池最小空闲数 poolConfig.setMaxWaitMillis(1000); // 当连接池资源耗尽的时 调用者最大等待 默认-1时一直等待 //创建连接池对象 jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.0.129",6379,1000,"123.com"); } public static Jedis getJedis(){ return jedisPool.getResource(); } }
代码说明:
1) JedisConnectionFacotry:工厂设计模式是实际开发中非常常用的一种设计模式,我们可以使用工厂,去降低代的耦合,比如Spring中的Bean的创建,就用到了工厂设计模式
2)静态代码块:随着类的加载而加载,确保只能执行一次,我们在加载当前工厂类的时候,就可以执行static的操作完成对 连接池的初始化
3)最后提供返回连接池中连接的方法.
代码说明:
1.在我们完成了使用工厂设计模式来完成代码的编写之后,我们在获得连接时,就可以通过工厂来获得。
,而不用直接去new对象,降低耦合,并且使用的还是连接池对象。
2.当我们使用了连接池后,当我们关闭连接其实并不是关闭,而是将Jedis还回连接池的。
@BeforeEach void setUp(){ //建立连接 /*jedis = new Jedis("127.0.0.1",6379);*/ jedis = JedisConnectionFacotry.getJedis(); //选择库 jedis.select(0); } @AfterEach void tearDown() { if (jedis != null) { jedis.close(); } }
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
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:
SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持,使用非常简单:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 https://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"> <modelVersion>4.0.0</modelVersion> <parent> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId> <version>2.5.7</version> <relativePath/> <!-- lookup parent from repository --> </parent> <groupId>com.yihao</groupId> <artifactId>redis-demo</artifactId> <version>0.0.1-SNAPSHOT</version> <name>redis-demo</name> <description>Demo project for Spring Boot</description> <properties> <java.version>1.8</java.version> </properties> <dependencies> <!--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> <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> </dependencies> <build> <plugins> <plugin> <groupId>org.springframework.boot</groupId> <artifactId>spring-boot-maven-plugin</artifactId> <configuration> <excludes> <exclude> <groupId>org.projectlombok</groupId> <artifactId>lombok</artifactId> </exclude> </excludes> </configuration> </plugin> </plugins> </build> </project>
spring: redis: host: 192.168.150.101 port: 6379 password: 123321 lettuce: pool: max-active: 8 #最大连接 max-idle: 8 #最大空闲连接 min-idle: 0 #最小空闲连接 max-wait: 100ms #连接等待时间
@SpringBootTest class RedisDemoApplicationTests { @Autowired private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate; @Test void testString() { // 写入一条String数据 redisTemplate.opsForValue().set("name", "虎哥"); // 获取string数据 Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name"); System.out.println("name = " + name); } }
贴心小提示:SpringDataJpa使用起来非常简单,记住如下几个步骤即可
SpringDataRedis的使用步骤:
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:
缺点:
我们可以自定义RedisTemplate的序列化方式,代码如下:
@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; } }
这里采用了JSON序列化来代替默认的JDK序列化方式。最终结果如图:
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。
尽管JSON的序列化方式可以满足我们的需求,但依然存在一些问题,如图:
为了在反序列化时知道对象的类型,JSON序列化器会将类的class类型写入json结果中,存入Redis,会带来额外的内存开销。
为了减少内存的消耗,我们可以采用手动序列化的方式,换句话说,就是不借助默认的序列化器,而是我们自己来控制序列化的动作,同时,我们只采用String的序列化器,这样,在存储value时,我们就不需要在内存中就不用多存储数据,从而节约我们的内存空间
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。
省去了我们自定义RedisTemplate的序列化方式的步骤,而是直接使用:
@SpringBootTest class RedisStringTests { @Autowired private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @Test void testString() { // 写入一条String数据 stringRedisTemplate.opsForValue().set("verify:phone:13600527634", "124143"); // 获取string数据 Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name"); System.out.println("name = " + name); } private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper(); @Test void testSaveUser() throws JsonProcessingException { // 创建对象 User user = new User("虎哥", 21); // 手动序列化 String json = mapper.writeValueAsString(user); // 写入数据 stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:200", json); // 获取数据 String jsonUser = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:200"); // 手动反序列化 User user1 = mapper.readValue(jsonUser, User.class); System.out.println("user1 = " + user1); } }
此时我们再来看一看存储的数据,小伙伴们就会发现那个class数据已经不在了,节约了我们的空间~
最后小总结:
RedisTemplate的两种序列化实践方案:
方案一:
方案二:
在基础篇的最后,咱们对Hash结构操作一下,收一个小尾巴,这个代码咱们就不再解释啦
马上就开始新的篇章~~~进入到我们的Redis实战篇
@SpringBootTest class RedisStringTests { @Autowired private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; @Test void testHash() { stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "name", "虎哥"); stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "age", "21"); Map<Object, Object> entries = stringRedisTemplate.opsForHash().entries("user:400"); System.out.println("entries = " + entries); } }