Redis入门到实战——基础篇

一、初识Redis

1. 认识NoSQL

2. 认识Redis

Redis诞生于2009年，全称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：

• 键值型（key-value），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（RDB、AOF）
• 支持主从集群、分片集群
• 支持多语言客户端

3. 安装Redis

通过Docker安装Redis

①拉取镜像

docker pull redis

②创建并启动容器

docker run -d \           # 后台运行
  --name redis \          # 容器命名为 "redis"
  --restart=always \      # 自动重启（即使宿主机重启）
  -p 6379:6379 \          # 端口映射（主机:容器）
  redis \                 # 使用的镜像
  --requirepass "leadnews" # Redis 的配置参数：设置密码

③连接测试：打开Redis Desktop Manager，输入host、port、password进行测试

二、Redis常见命令

1. 5种常见数据结构

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：

2. 通用命令

通用命令是指不分数据结构的命令，都可以使用的指令，常见的有：

• KEYS：查看符合模板的所有key。不建议在生产环境设备上使用

• 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会自动删除

• TTL：查看一个key的剩余有效期

3. 不同数据结构的操作命令

3.1 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。其中value是字符串，不够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的常见命令有：

• SET：添加或修改已存在的一个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的值自增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

思考：Redis没有类型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。

Key的结构

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：

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。例如，我们的项目名称叫heima，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：heima:user:1
• product相关的key：heima:product:1

如果value的一个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：

3.2 Hash类型

Hash类型，也叫散列，其value是一个无序字典，类似于Java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的常见命令：

• HSET key field value：添加或修改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

• HVALS：获取一个hash类型的key中的所有的value

• HINCRBY：让一个hash类型的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

3.3 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。既可以正向检索，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

• RPUSH key element ...：向列表右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
• RPOP key：移除并返回列表右侧的第一个元素

• LRANGE key start 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

思考：

如何利用List结构模拟一个栈？

• 入口和出口在同一边
• LPUSH、LPOP 或 RPUSH、RPOP

如何利用List结构模拟一个队列？

• 入口和出口在不同边
• LPUSH、RPOP 或 RPUSH、LPOP

如何利用List结构模拟一个阻塞队列？

• 入口和出口在不同边
• 出队时采用BLPOP或BRPOP

3.4 Set类型

Redis的Set结构与Java中的HashSet类似，可以看作是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表，因此具有与HashSet类似的特征：

• 无序
• 元素不可重复
• 查找性能高
• 支持交集、并集、差集等功能

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
• SUNION key1 key2 ... ：求key1和key2的并集

3.5 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
• 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 、ZUINON：求差集、交集、并集

注意：所有的排名默认都是升序，如果需要降序则在命令的Z后面添加REV即可，如ZREVRANGE

三、Redis的Java客户端

1. Jedis客户端

Jedis的官网地址：https://github.com/redis/jedis

①引入依赖：

<dependency>
   <groupId>redis.clients</groupId>
   <artifactId>jedis</artifactId>
   <version>3.7.0</version>
</dependency>

②建立连接

    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
            <version>3.7.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
            <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
            <version>5.7.0</version>
            <scope>test</scope>
        </dependency>
    </dependencies>

package com.heima;

import org.junit.jupiter.api.AfterEach;
import org.junit.jupiter.api.BeforeEach;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.Map;

public class JedisTest {
    private Jedis jedis;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        // 1. 建立连接
        jedis = new Jedis("192.168.200.130", 6379);
        // 2. 设置连接密码
        jedis.auth("leadnews");
        // 3. 选择库
        jedis.select(0);
    }

    @Test
    void testString() {
        // 1. 存入数据
        String result = jedis.set("name", "虎哥");
        System.out.println("result = " + result);
        // 2. 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", "20");

        // 获取
        Map<String, String> map = jedis.hgetAll("user:1");
        System.out.println(map);
    }

    @AfterEach
    void tearDown() {
        // 关闭连接
        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，因此推荐使用Jedis连接池代替Jedis的直连方式。

package com.heima.JedisUtil;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

public class JedisConnectionFactory {
    private static final JedisPool jedisPool;

    static  {
        // 配置连接池
        JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
        // 最大连接数
        poolConfig.setMaxTotal(8);
        // 最大空闲连接数
        poolConfig.setMaxIdle(8);
        // 最小空闲连接数
        poolConfig.setMinIdle(0);
        // 最长等待时间
        poolConfig.setMaxWaitMillis(1000);
        // 创建连接池对象
        jedisPool = new JedisPool(poolConfig,
                "192.168.200.130", 6379, 1000, "leadnews");
    }

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

    @BeforeEach
    void setUp() {
       jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();
       jedis.auth("leadnews");
       jedis.select(0);
    }

2. 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：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：

SpringDataRedis快速入门

SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持，使用非常简单：

①引入依赖（Spring Boot版本建议2.x）

<?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>2.7.18</version>
        <relativePath/> <!-- lookup parent from repository -->
    </parent>
    <groupId>com.heima</groupId>
    <artifactId>redis-demo</artifactId>
    <version>0.0.1-SNAPSHOT</version>
    <name>redis-demo</name>
    <description>redis-demo</description>
    <url/>
    <licenses>
        <license/>
    </licenses>
    <developers>
        <developer/>
    </developers>
    <scm>
        <connection/>
        <developerConnection/>
        <tag/>
        <url/>
    </scm>
    <properties>
        <java.version>8</java.version>
    </properties>
    <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
            <scope>test</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.alibaba</groupId>
            <artifactId>fastjson</artifactId>
            <version>1.2.58</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.dataformat</groupId>
            <artifactId>jackson-dataformat-cbor</artifactId>
            <version>2.9.9</version>
        </dependency>
    </dependencies>

    <build>
        <plugins>
            <plugin>
                <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
                <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
                <configuration>
                    <annotationProcessorPaths>
                        <path>
                            <groupId>org.projectlombok</groupId>
                            <artifactId>lombok</artifactId>
                        </path>
                    </annotationProcessorPaths>
                </configuration>
            </plugin>
            <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>

②配置文件-application.yaml

spring:
  application:
    name: redis-demo
  redis:
    host: 192.168.200.130
    port: 6379
    password: leadnews
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0
        max-wait: 1000

③注入StringRedisTemplate 并测试

package com.heima.redisdemo;

import com.alibaba.fastjson.JSON;
import com.heima.redisdemo.pojo.User;
import net.minidev.json.JSONValue;
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.StringRedisTemplate;

import java.util.Map;

@SpringBootTest
class RedisDemoApplicationTests {
    @Autowired
    private StringRedisTemplate redisTemplate;

    @Test
    void testString() {
        // 插入一条string类型数据
        redisTemplate.opsForValue().set("name", "王五");
        // 读取一条string类型的数据
        Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }

    @Test
    void testSaveUser() {

        redisTemplate.opsForValue().set("user:1", JSON.toJSONString(new User("小李", 22)));
        String s = redisTemplate.opsForValue().get("user:1");
        User user = JSON.parseObject(s, User.class);
        System.out.println(user);
    }

    @Test
    void testHash() {
        redisTemplate.opsForHash().put("user:2", "name", "小丽");
        redisTemplate.opsForHash().put("user:2", "age", "18");

        Map<Object, Object> entries = redisTemplate.opsForHash().entries("user:2");
        System.out.println("entries = " + entries);
    }
}