Redis 基础

一、NoSql 介绍

NoSql 的数据结构类型
1. key-value 型（Redis）
2. document 型（MongoDB）
3. 列类型（Hbase）
4. Graph 类型（Neo4j）

	sql	nosql
数据结构	结构化	非结构化
数据关联	关联的	无关联的
查询方式	SQL 查询	非 SQL 查询
事务特性	ACID	BASE
存储方式	磁盘	内存
扩展性	垂直	水平
使用场景	1. 数据结构固定 2. 对数据安全性和一致性要求高	1. 数据结构不固定 2. 对数据安全性和一致性要求不高 3. 对性能要求高

二、Redis 介绍

Remote Dictionary Server（远程词典服务器），是一个基于内存的 key-value 型 NoSql 数据库
特征
- key-value 型，value 支持多种不同数据结构
- 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

三、Redis 的数据结构

在 Redis 中，key 一般是 String 类型，而 value 有多中类型
- 基本类型
  - String
  - Hash
  - List
  - Set
  - SortSet
- 特殊类型
  - GEO
  - BitMap
  - HyperLog

四、Redis 的常用命令

Redis 的 key 的定义

Redis 中 key 可以使用:进行分级，例如：项目名:业务名:类型:ID

通用命令

命令	说明
`KEYS`	查看多个 key，例：`KEYS *`
`DEL`	删除 key
`EXISTS`	判断 key 是否存在
`EXPIRE`	设置 key 的过期时间
`TTL`	查看 key 的剩余有效时间

String 类型

常用命令

命令	说明
`SET`	添加或修改
`GET`	获取
`MSET`	批量添加
`MGET`	批量获取
`INCR`	自增 1
`INCRBY`	自增整形步长
`INCRBYFLOAT`	自增浮点步长
`SETNX`	若 key 不存在则添加一个 String 类型的键值对
`SETEX`	添加并设置过期时间

String 结构存储对象时，是将对象序列化为 JSON 字符串后存储
- 缺点：当需要修改对象某个字段时很不方便，此时可以使用 hash 类型进行存储

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
Hash 结构可以将对象中的每个字段独立存储，并且可以针对单个字段做 CRUD，对于需要经常修改的数据比较友好

常用命令

命令	说明
`HSET key field value`	添加或修改一个 hash 类型数据
`HGET key field`	获取一个 hash 类型数据 key 中一个 filed 对应的 value
`HMSET`	批量添加
`HMGET`	批量获取
`HGETALL`	获取一个 hash 类型数据 key 中所有 filed 和 value
`HKEYS`	获取一个 hash 类型数据 key 中所有 filed
`HVALS`	获取一个 hash 类型数据 key 中所有 value
`HINCRBY`	让一个 hash 类型数据 key 中的 field 自增整形步长
`HSETNX`	若 hash 类型数据 key 中的 field 不存在，则添加该 field 对应的 value

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
  - 元索可以重复
  - 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

常见命令

命令	说明
`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，没有则返回 nil
`LRANGE key starend`	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后再 pop（阻塞式获取），而不是直接返回 nil

使用 LPUSH 和 LPOP 可以实现栈结构
使用LPUSH 和 RPOP 或者 RPUSH 和 LPOP 可以实现队列
- 使用LPUSH 和 BRPOP 或者 RPUSH 和 BLPOP 可以实现阻塞队列

Set 类型

Redis 的 Set 结构与 ]ava 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

常见命令有

命令	说明
`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

SortedSet 类型

Redis 的 SortedSet 是一个可排序的 set 集合，与 ]ava 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，用于排序) 加 hash 表（存储 value 和 score）
- 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

常见命令

命令	说明
`ZADD key score member`	添加一个或多个元素到 sortedSet，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sortedSet中的指定元素的 score 值
`ZRANK key member`	获取 sortedSet 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`、`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，及 ZREV

GEO 类型

GEO 就是 Geolocation 的简写形式，代表地理坐标。
- Redis 在 3.2 版本中加入了对 GEO 的支持，允许存储地理坐标信息，帮助我们根据经纬度来检索数据。

常见的命令:

命令	说明
GEOADD	添加一个地理空间信息，包含:经度(longitude)、纬度(latitude)、值(member，可以是地址编号)
GEODIST	计算指定的两个点之间的距离并返回
GEOHASH	将指定member的坐标转为hash字符串形式并返回
GEOPOS	返回指定member的坐标
GEORADIUS	指定圆心、半径，找到该圆内包含的所有member，并按照与圆心之间的距离排序后返回。6.2以后已废弃
GEOSEARCH	在指定范围内搜索member，并按照与指定点之间的距离排序后返回。范围可以是圆形或矩形。6.2.新功能
GEOSEARCHSTORE	与 GEOSEARCH 功能一致，不过可以把结果存储到一个指定的 key。6.2.新功能

新增 geo 坐标后，会将该坐标存储到 sortedset 中

Bitmap 类型

Redis 中是利用 string 类型数据结构实现 BitMap，因此最大上限是 512M，转换为bit则是 2^32 个 bit 位

常见的命令:

命令	说明
SETBIT	向指定位置(offset)存入一个0或1
GETBIT	获取指定位置(offset)的bit值
BITCOUNT	统计BitMap中值为1的bit位的数量
BITFIELD	操作(查询、修改、自增)BitMap中bit数组中的指定位置(offset)的值
BITFIELD_RO	获取BitMap中bit数组，并以十进制形式返回
BITOP	将多个BitMap的结果做位运算(与、或、异或)
BITPOS	查找bit数组中指定范围内第一个0或1出现的位置

HyperLogLog 类型

HyperLogLog(HLL)是从 Loglog 算法派生的概率算法，用于确定非常大的集合的基数，而不需要存储其所有值
Redis 中的 HyperLogLog 是基于 string 结构实现的，单个 HLL 的内存永远小于 16kb

常见的命令:

命令	说明
PFADD	将指定的元素添加到指定的 HyperLogLog，且不会存储重复元素
PFCOUNT	返回HyperLogLog在关键字处观察到的集合的大约基数
PFMERGE	将N个不同的 HyperLogLog 合并为一个 HyperLogLog

五、Redis 的 Java 客户端

参考文档：Connect with Redis Java clients | Docs
Jedis
- 以 Redis 命令作为方法名称，学习成本低，简单实用，但是 Jedis 实例是线程不安全的，多线程环境下需要基于连接池来使用
Lettuce
- Lettuce 是基于 Netty 实现的，支持同步、异步和响应式编程方式，并且是线程安全的。支持 Redis 的哨兵模式、集群模式和管道模式。
Redisson
- Redisson 是一个基于 Redis 实现的分布式、可伸缩的Java数据结构集合。包含了诸如 Map、Queue、Lock、Semaphore、AtomicLong 等强大功能
Spring Data Redis 底层兼容了 Jedis 和 Lettuce，拥有一套实现了 Jedis 和 Lettuce 的 API

Jedis

redis/jedis: Redis Java client (github.com)
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（new JedisPool()）代替 jedis 的直连方式（new Jdeis()）

例

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;

@SpringBootTest
class RedisStudyApplicationTests {

    @Value("${spring.data.redis.host}")
    private String host;

    @Value("${spring.data.redis.password}")
    private String password;

    @Test
    void contextLoads() {
        JedisPool pool = new JedisPool(host, 6379);
        try (Jedis jedis = pool.getResource()) {
            jedis.auth(password);
            jedis.set("lhk:study:jedis", "Jedis");
            System.out.printf(jedis.get("lhk:study:jedis"));
        }
    }
}

Spring Data Redis

参考文档：https://spring.io/projects/spring-data-redis
Spring Data Redis 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

RedisTemplate 可以接收任意 Obiect 作为值写入Redis，只不过写入前会把 Obiect 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:

通过配置 redis 的序列化器，可以指定 java 对象数据以什么格式序列化到 redis 中存储，并在取值时自动反序列化成 Java 对象

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory)
    {
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate();
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        redisTemplate.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
        redisTemplate.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
        redisTemplate.setValueSerializer(RedisSerializer.json());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(RedisSerializer.json());
        return redisTemplate;
    }
}

问题
- 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
- 为了节省内存空间，我们并不会使用 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
  - 手动完成对象的序列化和反序列化（使用一些 json 转换工具）：
    - 手动序列化：将 java 数据先转成 json ，然后以字符串的形式存储到 redis
    - 手动反序列化：获取 redis 中的 json 字符串，再转换成 java 对象
  - Spring 默认提供了一个 StringRedisTemplate 类，它的 key 和 value 的序列化方式默认就是 String 方式。省去了我们配置 RedisTemplate 的过程
```
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Test
    void stringRedisTemplateTest() throws JsonProcessingException {
        User user = new User("lhk", 24, "深圳龙华", "lhk@163.com");
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        // 将 对象 转为 json
        String value = objectMapper.writeValueAsString(user);
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("lhk:study:user:string", value);
        String jsonUser = stringRedisTemplate.opsForValue().get("lhk:study:user:string");
        System.out.println(jsonUser);
        // 将 json 转为 对象
        User user1 = objectMapper.readValue(jsonUser, User.class);
        System.out.println("user"+ user1);
    }
```

Redis 基础

一、NoSql 介绍​

二、Redis 介绍​

三、Redis 的数据结构​

四、Redis 的常用命令​

Redis 的 key 的定义​

通用命令​

String 类型​

Hash 类型​

List 类型​

Set 类型​

SortedSet 类型​

GEO 类型​

Bitmap 类型​

HyperLogLog 类型​

五、Redis 的 Java 客户端​

Jedis​

Spring Data Redis​

一、NoSql 介绍

二、Redis 介绍

三、Redis 的数据结构

四、Redis 的常用命令

Redis 的 key 的定义

通用命令

String 类型

Hash 类型

List 类型

Set 类型

SortedSet 类型

GEO 类型

Bitmap 类型

HyperLogLog 类型

五、Redis 的 Java 客户端

Jedis

Spring Data Redis