1.初識Redis

Redis是一種鍵值型的NoSql數據庫，這里有兩個關鍵字：

• 鍵值型

• NoSql

其中鍵值型，是指Redis中存儲的數據都是以key、value對的形式存儲，而value的形式多種多樣，可以是字符串、數值、甚至json：

而NoSql則是相對于傳統關系型數據庫而言，有很大差異的一種數據庫。

1.1.認識NoSQL

NoSql可以翻譯做Not Only Sql（不僅僅是SQL），或者是No Sql（非Sql的）數據庫。是相對于傳統關系型數據庫而言，有很大差異的一種特殊的數據庫，因此也稱之為非關系型數據庫。

1.1.1.結構化與非結構化

傳統關系型數據庫是結構化數據，每一張表都有嚴格的約束信息：字段名、字段數據類型、字段約束等等信息，插入的數據必須遵守這些約束：

而NoSql則對數據庫格式沒有嚴格約束，往往形式松散，自由。

可以是鍵值型：

也可以是文檔型：

甚至可以是圖格式：

1.1.2.關聯和非關聯

傳統數據庫的表與表之間往往存在關聯，例如外鍵：

而非關系型數據庫不存在關聯關系，要維護關系要么靠代碼中的業務邏輯，要么靠數據之間的耦合：

{id: 1,name: "張三",orders: [{id: 1,item: {id: 10, title: "榮耀6", price: 4999}},{id: 2,item: {id: 20, title: "小米11", price: 3999}}]
}

此處要維護“張三”的訂單與商品“榮耀”和“小米11”的關系，不得不冗余的將這兩個商品保存在張三的訂單文檔中，不夠優雅。還是建議用業務來維護關聯關系。

1.1.3.查詢方式

傳統關系型數據庫會基于Sql語句做查詢，語法有統一標準；

而不同的非關系數據庫查詢語法差異極大，五花八門各種各樣。

1.1.4.事務

傳統關系型數據庫能滿足事務ACID的原則。

而非關系型數據庫往往不支持事務，或者不能嚴格保證ACID的特性，只能實現基本的一致性。

1.1.5.總結

除了上述四點以外，在存儲方式、擴展性、查詢性能上關系型與非關系型也都有著顯著差異，總結如下：

• 存儲方式
  • 關系型數據庫基于磁盤進行存儲，會有大量的磁盤IO，對性能有一定影響。
  • 非關系型數據庫，他們的操作更多的是依賴于內存來操作，內存的讀寫速度會非常快，性能自然會好一些。

• 擴展性
  • 關系型數據庫集群模式一般是主從，主從數據一致，起到數據備份的作用，稱為垂直擴展。
  • 非關系型數據庫可以將數據拆分，存儲在不同機器上，可以保存海量數據，解決內存大小有限的問題。稱為水平擴展。
  • 關系型數據庫因為表之間存在關聯關系，如果做水平擴展會給數據查詢帶來很多麻煩

1.2.認識Redis

Redis誕生于2009年全稱是Remote Dictionary Server 遠程詞典服務器，是一個基于內存的鍵值型NoSQL數據庫。

特征：

• 鍵值（key-value）型，value支持多種不同數據結構，功能豐富。
• 單線程，每個命令具備原子性。
• 低延遲，速度快（基于內存、IO多路復用、良好的編碼）。
• 支持數據持久化。
• 支持主從集群、分片集群。
• 支持多語言客戶端。

作者：Antirez

Redis的官方網站地址：https://redis.io/

1.3.安裝Redis

基于Linux系統來安裝Redis，此處選擇的Linux版本為CentOS 7.

1.3.1.依賴庫

Redis是基于C語言編寫的，因此首先需要安裝Redis所需要的gcc依賴：

yum install -y gcc tcl

1.3.2.上傳安裝包并解壓

然后將Redis安裝包上傳到虛擬機的任意目錄：

解壓縮：

tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz

解壓后：

進入redis目錄：

cd redis-6.2.6

運行編譯命令：

make && make install

如果沒有出錯，應該就安裝成功了。

默認的安裝路徑是在 /usr/local/bin目錄下：

該目錄已經默認配置到環境變量，因此可以在任意目錄下運行這些命令。其中：

• redis-cli：是redis提供的命令行客戶端
• redis-server：是redis的服務端啟動腳本
• redis-sentinel：是redis的哨兵啟動腳本

1.3.3.啟動

redis的啟動方式有很多種，例如：

• 默認啟動
• 指定配置啟動
• 開機自啟

1.3.4.默認啟動

安裝完成后，在任意目錄輸入redis-server命令即可啟動Redis：

redis-server

如圖：

這種啟動屬于前臺啟動，會阻塞整個會話窗口，窗口關閉或者按下CTRL + C則Redis停止。不推薦使用。

1.3.5.指定配置啟動

如果要讓Redis以后臺方式啟動，則必須修改Redis配置文件，就在我們之前解壓的redis安裝包下（/usr/local/src/redis-6.2.6），名字叫redis.conf：

我們先將這個配置文件備份一份：

cp redis.conf redis.conf.bck

然后修改redis.conf文件中的一些配置：

# 允許訪問的地址，默認是127.0.0.1，會導致只能在本地訪問。修改為0.0.0.0則可以在任意IP訪問，生產環境不要設置為0.0.0.0
bind 0.0.0.0
# 守護進程，修改為yes后即可后臺運行
daemonize yes 
# 密碼，設置后訪問Redis必須輸入密碼
requirepass 123321

Redis的其它常見配置：

# 監聽的端口
port 6379
# 工作目錄，默認是當前目錄，也就是運行redis-server時的命令，日志、持久化等文件會保存在這個目錄
dir .
# 數據庫數量，設置為1，代表只使用1個庫，默認有16個庫，編號0~15
databases 1
# 設置redis能夠使用的最大內存
maxmemory 512mb
# 日志文件，默認為空，不記錄日志，可以指定日志文件名
logfile "redis.log"

啟動Redis：

# 進入redis安裝目錄 
cd /usr/local/src/redis-6.2.6
# 啟動
redis-server redis.conf

停止服務：

# 利用redis-cli來執行 shutdown 命令，即可停止 Redis 服務，
# 因為之前配置了密碼，因此需要通過 -u 來指定密碼
redis-cli -u 123321 shutdown

1.3.6.開機自啟

我們也可以通過配置來實現開機自啟。

首先，新建一個系統服務文件：

vi /etc/systemd/system/redis.service

內容如下：

[Unit]
Description=redis-server
After=network.target[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/bin/redis-server /usr/local/src/redis-6.2.6/redis.conf
PrivateTmp=true[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后重載系統服務：

systemctl daemon-reload

現在，我們可以用下面這組命令來操作redis了：

# 啟動
systemctl start redis
# 停止
systemctl stop redis
# 重啟
systemctl restart redis
# 查看狀態
systemctl status redis

執行下面的命令，可以讓redis開機自啟：

systemctl enable redis

1.4.Redis桌面客戶端

安裝完成Redis，我們就可以操作Redis，實現數據的CRUD了。這需要用到Redis客戶端，包括：

• 命令行客戶端
• 圖形化桌面客戶端
• 編程客戶端

1.4.1.Redis命令行客戶端

Redis安裝完成后就自帶了命令行客戶端：redis-cli，使用方式如下：

redis-cli [options] [commonds]

其中常見的options有：

• -h 127.0.0.1：指定要連接的redis節點的IP地址，默認是127.0.0.1
• -p 6379：指定要連接的redis節點的端口，默認是6379
• -a 123321：指定redis的訪問密碼

其中的commonds就是Redis的操作命令，例如：

• ping：與redis服務端做心跳測試，服務端正常會返回pong

不指定commond時，會進入redis-cli的交互控制臺：

1.4.2.圖形化桌面客戶端

GitHub上的大神編寫了Redis的圖形化桌面客戶端，地址：https://github.com/uglide/RedisDesktopManager

不過該倉庫提供的是RedisDesktopManager的源碼，并未提供windows安裝包。

在下面這個倉庫可以找到安裝包：https://github.com/lework/RedisDesktopManager-Windows/releases

1.4.3.安裝

解壓縮后，運行安裝程序即可安裝，安裝完成后，在安裝目錄下找到rdm.exe文件：

雙擊即可運行：

1.4.4.建立連接

點擊左上角的連接到Redis服務器按鈕：

在彈出的窗口中填寫Redis服務信息：

點擊確定后，在左側菜單會出現這個鏈接，點擊即可建立連接了。

Redis默認有16個倉庫，編號從0至15. 通過配置文件可以設置倉庫數量，但是不超過16，并且不能自定義倉庫名稱。

如果是基于redis-cli連接Redis服務，可以通過select命令來選擇數據庫：

# 選擇 0號庫
select 0

2.Redis常見命令

Redis是典型的key-value數據庫，key一般是字符串，而value包含很多不同的數據類型：

Redis為了方便我們學習，將操作不同數據類型的命令也做了分組，在官網（ https://redis.io/commands ）可以查看到不同的命令：

不同類型的命令稱為一個group，我們也可以通過help命令來查看各種不同group的命令：

2.1.Redis通用命令

通用指令是部分數據類型的，都可以使用的指令，常見的有：

• KEYS：查看符合模板的所有key
• DEL：刪除一個指定的key
• EXISTS：判斷key是否存在
• EXPIRE：給一個key設置有效期，有效期到期時該key會被自動刪除
• TTL：查看一個KEY的剩余有效期

通過help [command] 可以查看一個命令的具體用法，例如：

# 查看keys命令的幫助信息：
127.0.0.1:6379> help keysKEYS pattern
summary: Find all keys matching the given pattern
since: 1.0.0
group: generic

2.2.String類型

String類型，也就是字符串類型，是Redis中最簡單的存儲類型。

其value是字符串，不過根據字符串的格式不同，又可以分為3類：

• string：普通字符串
• int：整數類型，可以做自增、自減操作
• float：浮點類型，可以做自增、自減操作

不管是哪種格式，底層都是字節數組形式存儲，只不過是編碼方式不同。字符串類型的最大空間不能超過512m.

2.2.1.String的常見命令

String的常見命令有：

• SET：添加或者修改已經存在的一個String類型的鍵值對。
• GET：根據key獲取String類型的value。
• MSET：批量添加多個String類型的鍵值對。
• MGET：根據多個key獲取多個String類型的value。
• INCR：讓一個整型的key自增1。
• INCRBY:讓一個整型的key自增并指定步長，例如：incrby num 2 讓num值自增2。
• INCRBYFLOAT：讓一個浮點類型的數字自增并指定步長。
• SETNX：添加一個String類型的鍵值對，前提是這個key不存在，否則不執行。
• SETEX：添加一個String類型的鍵值對，并且指定有效期。

2.2.2.Key結構

Redis沒有類似MySQL中的Table的概念，我們該如何區分不同類型的key呢？

例如，需要存儲用戶、商品信息到redis，有一個用戶id是1，有一個商品id恰好也是1，此時如果使用id作為key，那就會沖突了，該怎么辦？

我們可以通過給key添加前綴加以區分，不過這個前綴不是隨便加的，有一定的規范：

Redis的key允許有多個單詞形成層級結構，多個單詞之間用’:'隔開，格式如下：

	項目名:業務名:類型:id

這個格式并非固定，也可以根據自己的需求來刪除或添加詞條。這樣以來，我們就可以把不同類型的數據區分開了。從而避免了key的沖突問題。

例如我們的項目名稱叫 hello，有user和product兩種不同類型的數據，我們可以這樣定義key：

• user相關的key：hello:user:1

• product相關的key：hello:product:1

如果Value是一個Java對象，例如一個User對象，則可以將對象序列化為JSON字符串后存儲：

KEY	VALUE
hello:user:1	{“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21}
hello:product:1	{“id”:1, “name”: “小米11”, “price”: 4999}

并且，在Redis的桌面客戶端中，還會以相同前綴作為層級結構，讓數據看起來層次分明，關系清晰：

2.3.Hash類型

Hash類型，也叫散列，其value是一個無序字典，類似于Java中的HashMap結構。

String結構是將對象序列化為JSON字符串后存儲，當需要修改對象某個字段時很不方便：

Hash結構可以將對象中的每個字段獨立存儲，可以針對單個字段做CRUD：

Hash的常見命令有：

• HSET key field value：添加或者修改hash類型key的field的值。

• HGET key field：獲取一個hash類型key的field的值。

• HMSET：批量添加多個hash類型key的field的值。

• HMGET：批量獲取多個hash類型key的field的值。

• HGETALL：獲取一個hash類型的key中的所有的field和value。

• HKEYS：獲取一個hash類型的key中的所有的field。

• HINCRBY:讓一個hash類型key的字段值自增并指定步長。

• HSETNX：添加一個hash類型的key的field值，前提是這個field不存在，否則不執行。

2.4.List類型

Redis中的List類型與Java中的LinkedList類似，可以看做是一個雙向鏈表結構。既可以支持正向檢索和也可以支持反向檢索。

特征也與LinkedList類似：

• 有序
• 元素可以重復
• 插入和刪除快
• 查詢速度一般

常用來存儲一個有序數據，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：移除并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：移除并返回列表右側的第一個元素
• LRANGE key star end：返回一段角標范圍內的所有元素
• 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

2.5.Set類型

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類似的特征：

• 無序

• 元素不可重復

• 查找快

• 支持交集、并集、差集等功能

Set的常見命令有：

• SADD key member … ：向set中添加一個或多個元素
• 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于set中
• SMEMBERS：獲取set中的所有元素
• SINTER key1 key2 … ：求key1與key2的交集

例如兩個集合：s1和s2:

求交集：SINTER s1 s2

求s1與s2的不同：SDIFF s1 s2

2.6.SortedSet類型

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

SortedSet具備下列特性：

• 可排序
• 元素不重復
• 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的常見命令有：

• ZADD key score member：添加一個或多個元素到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值在給定范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排序后，獲取指定排名范圍內的元素。
• ZRANGEBYSCORE key min max：按照score排序后，獲取指定score范圍內的元素。
• ZDIFF、ZINTER、ZUNION：求差集、交集、并集。

注意：所有的排名默認都是升序，如果要降序則在命令的Z后面添加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

3.Redis的Java客戶端

在Redis官網中提供了各種語言的客戶端，地址：https://redis.io/docs/clients/

其中Java客戶端也包含很多：

標記為*的就是推薦使用的java客戶端，包括：

• Jedis和Lettuce：這兩個主要是提供了Redis命令對應的API，方便我們操作Redis，而SpringDataRedis又對這兩種做了抽象和封裝。
• Redisson：是在Redis基礎上實現了分布式的可伸縮的java數據結構，例如Map、Queue等，而且支持跨進程的同步機制：Lock、Semaphore等待，比較適合用來實現特殊的功能需求。

3.1.Jedis客戶端

Jedis的官網地址： https://github.com/redis/jedis

3.1.1.快速入門

我們先來個快速入門：

1）引入依賴：

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

2）建立連接

新建一個單元測試類，內容如下：

private Jedis jedis;@BeforeEach
void setUp() {// 1.建立連接// jedis = new Jedis("192.168.150.101", 6379);jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();// 2.設置密碼jedis.auth("123321");// 3.選擇庫jedis.select(0);
}

3）測試：

@Test
void testString() {// 存入數據String result = jedis.set("name", "程序員");System.out.println("result = " + result);// 獲取數據String name = jedis.get("name");System.out.println("name = " + name);
}@Test
void testHash() {// 插入hash數據jedis.hset("user:1", "name", "Jack");jedis.hset("user:1", "age", "21");// 獲取Map<String, String> map = jedis.hgetAll("user:1");System.out.println(map);
}

4）釋放資源

@AfterEach
void tearDown() {if (jedis != null) {jedis.close();}
}

3.1.2.連接池

Jedis本身是線程不安全的，并且頻繁的創建和銷毀連接會有性能損耗，因此我們推薦大家使用Jedis連接池代替Jedis的直連方式。

package com.heima.jedis.util;import redis.clients.jedis.*;public class JedisConnectionFactory {private static JedisPool jedisPool;static {// 配置連接池JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();poolConfig.setMaxTotal(8);poolConfig.setMaxIdle(8);poolConfig.setMinIdle(0);poolConfig.setMaxWaitMillis(1000);// 創建連接池對象，參數：連接池配置、服務端ip、服務端端口、超時時間、密碼jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.150.101", 6379, 1000, "123321");}public static Jedis getJedis(){return jedisPool.getResource();}
}

3.2.SpringDataRedis客戶端

SpringData是Spring中數據操作的模塊，包含對各種數據庫的集成，其中對Redis的集成模塊就叫做SpringDataRedis，官網地址：https://spring.io/projects/spring-data-redis

• 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
• 支持Redis的發布訂閱模型
• 支持Redis哨兵和Redis集群
• 支持基于Lettuce的響應式編程
• 支持基于JDK、JSON、字符串、Spring對象的數據序列化及反序列化
• 支持基于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。并且將不同數據類型的操作API封裝到了不同的類型中：

3.2.1.快速入門

SpringBoot已經提供了對SpringDataRedis的支持，使用非常簡單。

首先，新建一個maven項目，然后按照下面步驟執行：

1）引入依賴

        <!--redis依賴--><dependency><groupId>org.springframework.boot</groupId><artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId></dependency>

2）配置Redis

spring:redis:host: 192.168.150.101port: 6379password: 123321lettuce:pool:max-active: 8max-idle: 8min-idle: 0max-wait: 100ms

3）注入RedisTemplate

因為有了SpringBoot的自動裝配，我們可以拿來就用：

@SpringBootTest
class RedisStringTests {@Autowiredprivate RedisTemplate redisTemplate;
}

4）編寫測試

@SpringBootTest
class RedisStringTests {@Autowiredprivate RedisTemplate edisTemplate;@Testvoid testString() {// 寫入一條String數據redisTemplate.opsForValue().set("name", "程序員");// 獲取string數據Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name");System.out.println("name = " + name);}
}

3.2.2.自定義序列化

RedisTemplate可以接收任意Object作為值寫入Redis：

只不過寫入前會把Object序列化為字節形式，默認是采用JDK序列化，得到的結果是這樣的：

缺點：

• 可讀性差
• 內存占用較大

我們可以自定義RedisTemplate的序列化方式，代碼如下：

@Configuration
public class RedisConfig {@Beanpublic RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory){// 創建RedisTemplate對象RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();// 設置連接工廠template.setConnectionFactory(connectionFactory);// 創建JSON序列化工具GenericJackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();// 設置Key的序列化template.setKeySerializer(RedisSerializer.string());template.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());// 設置Value的序列化template.setValueSerializer(jsonRedisSerializer);template.setHashValueSerializer(jsonRedisSerializer);// 返回return template;}
}

這里可以采用JSON序列化來代替默認的JDK序列化方式。整體可讀性有了很大提升，并且能將Java對象自動的序列化為JSON字符串，并且查詢時能自動把JSON反序列化為Java對象。不過，其中記錄了序列化時對應的class名稱，目的是為了查詢時實現自動反序列化。這會帶來額外的內存開銷。

3.2.3.StringRedisTemplate

為了節省內存空間，我們可以不使用JSON序列化器來處理value，而是統一使用String序列化器，要求只能存儲String類型的key和value。當需要存儲Java對象時，手動完成對象的序列化和反序列化。

因為存入和讀取時的序列化及反序列化都是我們自己實現的，SpringDataRedis就不會將class信息寫入Redis了。

這種用法比較普遍，因此SpringDataRedis就提供了RedisTemplate的子類：StringRedisTemplate，它的key和value的序列化方式默認就是String方式。

省去了我們自定義RedisTemplate的序列化方式的步驟，而是直接使用：

@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
// JSON序列化工具
private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();@Test
void testSaveUser() throws JsonProcessingException {// 創建對象User user = new User("虎哥", 21);// 手動序列化String json = mapper.writeValueAsString(user);// 寫入數據stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:200", json);// 獲取數據String jsonUser = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:200");// 手動反序列化User user1 = mapper.readValue(jsonUser, User.class);System.out.println("user1 = " + user1);
}

后記
👉👉💕💕美好的一天，到此結束，下次繼續努力！欲知后續，請看下回分解，寫作不易，感謝大家的支持！！ 🌹🌹🌹