Spring Redis Data，RedisTemplate原理
1.获取一个RedisTemplate对象
一般都是通过连接池连接Redis的，要在spring中使用Redis，首先，我们需要配置JedisPoolConfig对象，如下图：
在使用 Spring提供的 RedisTemplate之前需要配置 Spring所提供的连接工厂，在 Spring Data Redis 方案中它提供了 4 种工厂模型：
JredisConnectionFactory。 JedisConnectionFactory。 LettuceConnectionFactory。 SrpConnectionFactory。
如果想换成其他的连接工厂，修改bean标签里面的class属性为对应的工厂模型类即可。
普通的连接使用没有办法把 Java对象直接存入 Redis，而需要我们自己提供方案，这时往往就是将对象序列化，然后使用 Redis 进行存储，而取回序列化的内容后，在通过转换转变为 Java 对象， Spring 模板中提供了封装的方案，在它内部提供了 RedisSerializer 接口(org.spring企amework.data.redis.serializer.RedisSerializer)和一些实现类，如下图：
下面几种方法实现了RedisSerializer接口：
-
GenericJackson2JsonRedisSerializer，通用的使用 Json2.jar 的包，将 Redis 对象的序 列化器。
-
Jackson2JsonRedisSerializer
，通过 Jackson2.jar包提供的序列化进行转换。 -
JdkSerializationRedisSerializer
， 使用 JDK 的序列化器进行转化。 -
OxmSerializer， 使用 SpringO/X 对象 Object和 XML相互转换。
-
StringRedisSerializer， 使用字符串进行序列化 。
-
GenericToStringSerializer，通过通用 的字符串序列化进行相互转换。
使用它们就能够帮助我们把对象通过序列化存储到 Redis 中，也可以把 Redis存储的内容转换为 Java对象，为此 Spring提供的 RedisTemplate还有两个属性。
• keySerializer 一键序列器 。 • valueSerializer 一值序列器。 这样就配置了 一个 RedisTemplate 的对象，并且 spring data redis 知道会用对应 的序列化器去转换 Redis 的键值。
2.Spring 对 Redis API 的基本封装
Java有多种 Redis 的 API，如：Jedis Jredis、Lettuce 等。为了融合这些不同的 APL Spring 给出 一个对底层操作的接口 RedisConnection,通过这个接口就消除了各种连接 API的差异，提供统一的接口规范来简化操作，如图：
Spring 对 Java 多种 Redis 连接 API 进行封装，而各个连接的实现类都继承抽象类AbstractRedisConnection，而这个抽象类实现了 RedisConnection 接口。所以对于使用者而言，只需要知道 RedisConnection 接口的 API 就可以消除各个 API 的差异了。
Spring 会提供创建这个接口对象的工厂----RedisConnectionFactory。其实就是上面第一点的创建工厂连接，如图：
3.Spring 对 Redis 命令的封装
Spring对Redis的6种数据类型的命令进行了更深层次封装，封装为6个接口:
• ValueOperations 一键值对操作接口
• HashOperations 一哈希操作接口
• ListOperations一一链表操作接口
• SetOperations 一一无序集合操作接口
• ZSetOperations一一有序集合操作接口
• HyperLogLogOperations一一基数操作接口 。
Spring也会为它们提供默认的实现类， 在大部分情况下只要使用Spring提供的实现类即可，这些实现类是: DefaultValueOperations、DefaultHashOperations、DefaultListOperations、 DefaultSetOperations、 DefaultZSetOperations和 DefaultHyperLogLogOperations。 通过名字即可知道这些实现类对应的操作命令是什么。
如上图，只是列举了键值对和哈希这两种数据类型的命令。
下面我们来看看spring是怎么保存数据的，来看DefaultValueOperations类的 set方法：
public void set(K key, V value) {
final byte[] rawValue = rawValue(value);
execute(new ValueDeserializingRedisCallback(key) {
protected byte[] inRedis(byte[] rawKey, RedisConnection connection) {
connection.set(rawKey, rawValue);
return null;
}
}, true);
}由上面的代码可以知道，Spring把 key和 value转化为 rawKey和 rawValue，然后通过 RedisConnection的set方法发给 Redis 存储。其实就是将key和value转换为字节，由Spring 通过 AbstractOperations 抽象类进行转化，它有两个方法 rawKey 和 rawValue，如下面的代码：
@SuppressWarnings("unchecked")
byte[] rawKey(Object key) {
Assert.notNull(key, "non null key required");
if (keySerializer() == null && key instanceof byte[]) {
return (byte[]) key;
}
return keySerializer().serialize(key);
}
...
@SuppressWarnings("unchecked")
byte[] rawValue(Object value) {
if (valueSerializer() == null && value instanceof byte[]) {
return (byte[]) value;
}
return valueSerializer().serialize(value);
}Spring使用了 keySerializer和 valueSerializer两个序列化器对键值对进行序列化，这个序列化就把键值对转化为了二进制数组(byte[])，通过 RedisConnection传达给 Redis服务器。
对于这个序列化 Spring 也提供了接口RedisSerializer：
public interface RedisSerializer {
/**
* Serialize the given object to binary data.
* @param t object to serialize
* @return the equivalent binary data
*/
byte[] serialize(T t) throws SerializationException;
/**
* Deserialize an object from the given binary data.
* @param bytes object binary representation
* @return the equivalent object instance
*/
T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException;
} 这个接口只有两个方法， 第一个方法就是是将对象(这个对象要求实现 Serializable接口)通过序列化转化为二进制数组;第二个方法是将已经序列化的二进制数据转化为对应的对象。只要实现了这个接口，并实现这两个方法，就可以自定义序列化器了，然后通过配置就能在 Spring 的上下文中使用自定义的序列化器。其实这个就是上面第一点提到的序列化与反序列化。
4.Spring对 Redis操作的封装
在 Spring 中提供了对应的操作接口BoundKeyOperations，这是一个公共接口，它的方法可以给 6 种数据类型操作共享：
public interface BoundKeyOperations {
/**
* Returns the key associated with this entity.
* @return key associated with the implementing entity
*/
K getKey();
/**
* Returns the associated Redis type.
* @return key type
*/
DataType getType();
/**
* Returns the expiration of this key.
* @return expiration value (in seconds)
*/
Long getExpire();
/**
* Sets the key time-to-live/expiration.
* @param timeout expiration value
* @param unit expiration unit
* @return true if expiration was set, false otherwise
*/
Boolean expire(long timeout, TimeUnit unit);
/**
* Sets the key time-to-live/expiration.
* @param date expiration date
* @return true if expiration was set, false otherwise
*/
Boolean expireAt(Date date);
/**
* Removes the expiration (if any) of the key.
* @return true if expiration was removed, false otherwise
*/
Boolean persist();
/**
* Renames the key.
* Note: The new name for empty collections will be propagated on add of first element.
* @param newKey new key
*/
void rename(K newKey);
} 这是一个最基础的接口，为了实现各个数据类型不同的操作，在此接口上 Spring扩展出了其他的接口:
-
BoundValueOperations一一对于键值对的操作，这是 Redis 最基础的数据类型。
-
BoundHashOperations一一对于哈希数据的操作。
-
BoundListOperations一一对于链表( List)数据的操作。
-
BoundSetOperations一一对于集合( Set)数据的操作。
-
BoundZSetOperations一一对于有序集合( ZSet)数据的操作。
-
HyperLogLogOperations一一基数统计统计操作。
这样 Spring通过操作就可以把各个数据类型的命令封装到各个操作里面，提供统一的操作接口给调用者使用。 Spring 也对它们提供对应的默认实现类。这里只探讨BoundValueOperations接口的实现类DefaultBoundValueOperations来了解 Spring 对 Redis 操作的封装了。
DefaultBoundValueOperations的构造方法如下：
public DefaultBoundValueOperations(K key, RedisOperations operations) {
super(key, operations);
this.ops = operations.opsForValue();
} key 的传递限制了这个类在操作对应的 Redis 的键值对，而属性 ops 是一个操作 。 operations.opsForValue()是获取一个 ValueOperations 接口对象，可见它最终还是通过对命令 的封装进行操作的。这样它就能够操作命令封装的类对 Redis 的命令操作了。
注意， Spring 提供了一个接口TypedTuple 来操作有序集合，因为有序集合的元素 是由分数( score)和值( value)组成的，分数是用于排序的 一个双精度数字，这个接口要 求实现两个方法 :
public interface TypedTuple extends Comparable> {
V getValue();
Double getScore();
} getValue 方法是获取值 ，而 getScore 方法是返回一个分数，用于排序 。由于它继承了Comparable接口，所以还需要实现一个 compareTo 方法。
5.RedisTemplate
Spring 也为 Redis 提供了 一个 RedisTemlate 模板，通过它就可以快速操作 Redis。 在这个类里面定义了很多属性，如下：
public class RedisTemplate extends RedisAccessor implements RedisOperations, BeanClassLoaderAware {
private boolean enableTransactionSupport = false; //是否支持事务
private boolean exposeConnection = false; //是否暴露连接，用于代理访问的形式时
private boolean initialized = false; //初始化状态
private boolean enableDefaultSerializer = true; //默认的序列化器是否开启
private RedisSerializer defaultSerializer; //默认序列化器
private ClassLoader classLoader; //类加载器
private RedisSerializer keySerializer = null; //键序列化器
private RedisSerializer valueSerializer = null; //值序列化器
private RedisSerializer hashKeySerializer = null; //hash数据结构键序列化器
private RedisSerializer hashValueSerializer = null; //hash数据结构值序列化器
//字符串序列化器
private RedisSerializer stringSerializer = new StringRedisSerializer();
private ScriptExecutor scriptExecutor;//Lua 脚本执行器
// cache singleton objects (where possible)
private ValueOperations valueOps; //字符串操作
private ListOperations listOps; //链表操作
private SetOperations setOps; //集合操作
private ZSetOperations zSetOps; //有序集合操作
private HyperLogLogOperations hllOps; //HyperLogLog 操作 通过上面的代码我们知道，可以通过设置 key和 value 的序列化器去控制其序列化，其次也可以获得各种操作来执行各种 Redis 的命令。还有一 个scriptExecutor来支持 Lua脚本的执行。
RedisTemplate 主要有 3 大类的操作 :
-
数据类型的公共命令，比如 expire、 delete、 watch、 unwatch 等命令。
-
获取对应的操作类，比如 ValueOperations 对象。
-
执行多个命令或者其他用户回调模板。
5.1 RedisTemplate 公共命令
先来看看公共命令spring的封装，以删除键值对的delete为例：
public void delete(K key) {
final byte[] rawKey = rawKey(key);
execute(new RedisCallback这里面重点主要是execute方法，参数是RedisCallback接口，这个接口里面只有doInRedis这个方法，这里用的是匿名内部类的形式。在 RedisCallback 接口对象里，它采用了自己封装的 RedisConnection 接口操作 Redis 命令 。在 RedisTemplate 中， 有很多个execute 方法，他们参数不同，这里只列举一个：
public T execute(RedisCallback action, boolean exposeConnection, boolean pipeline) {
Assert.isTrue(initialized, "template not initialized; call afterPropertiesSet() before using it");
Assert.notNull(action, "Callback object must not be null");
//获取 Redis 连接池
RedisConnectionFactory factory = getConnectionFactory();
RedisConnection conn = null;
try {
//获取连接，判断是否存在/支持事务
if (enableTransactionSupport) {
// only bind resources in case of potential transaction synchronization
conn = RedisConnectionUtils.bindConnection(factory, enableTransactionSupport);
} else {
conn = RedisConnectionUtils.getConnection(factory);
}
boolean existingConnection = TransactionSynchronizationManager.hasResource(factory);
RedisConnection connToUse = preProcessConnection(conn, existingConnection);
boolean pipelineStatus = connToUse.isPipelined();
//是否采用流水线
if (pipeline && !pipelineStatus) {
connToUse.openPipeline();
}
//是否采用代理访问
RedisConnection connToExpose = (exposeConnection ? connToUse : createRedisConnectionProxy(connToUse));
//调用 RedisCallback 接口 的 doinRedis 方法
T result = action.doInRedis(connToExpose);
// close pipeline
if (pipeline && !pipelineStatus) {
connToUse.closePipeline();
}
// TODO: any other connection processing?即事后方法
return postProcessResult(result, connToUse, existingConnection);
} finally {
//是否支持事务，关闭事务
if (!enableTransactionSupport) {
RedisConnectionUtils.releaseConnection(conn, factory);
}
}
} 当用一个公共命令的时候， Spring会从 Redis 的连接池里获取连接，所以在一个方法里面使用 RedisTemplate操作，比如下面的代码，在大部分情况下都会抛出异常 ：
redisTemplate .multi();
redisTemlate.exec();这是因为使用公共命令，每次 RedisTemplate 都会尝试在连接池里面拿到一条空闲的连接，而 redisTemplate.multi()和 redisTemlate.exec();执行的时候，在大部分的情况下都不是同一条连接，因此会在 redisTemlate.exec();执行过程中发生异常，因为它内部的 Redis 连接没有执行事务的开启(该连接在此之前没有执行 multi命令)。
5.2 获取操作类
RedisTemplate 的属性定义了 Redis 的 6种数据结构的操作类，只要通过opsForXXX这样的方法就可以得到各种命令的封装类。比如要对字符串操作，就可以使用: redisTemplate.opsForValue(); //得到操作字符串的封装类
得到命令封装类。如果要对某个键值对操作，那么也可以通过 boundXXXOps 来获取操作类，比如对字符串的 boundValueOps 方法，这样就可以得到一个字符串的操作类。它们的底层也是通过使用 RedisTemplate 的 execute方法去执行的，所以对于它们的操作还是类似 RedisTemplate 那样，执行一次命令就尝试在连接池里获取新的连接。 即其实通过 boundXXXOps 来获取操作类，最终还是调用xxxOperations的方法，如下代码：
//第二行代码是例子，下面是一步步调用的方法
redisTemplate.boundValueOps("name").set("baichen");
public BoundValueOperations boundValueOps(K key) {
return new DefaultBoundValueOperations(key, this);
}
public DefaultBoundValueOperations(K key, RedisOperations operations) {
super(key, operations);
this.ops = operations.opsForValue();
}
public ValueOperations opsForValue() {
if (valueOps == null) {
valueOps = new DefaultValueOperations(this);
}
return valueOps;
}
private ValueOperations valueOps; 第一行代码的执行过程是：先通过boundValueOps获取字符串的操作类，然后这个操作类会再调用ValueOperations这个类，然后这个类又返回RedisTemplate里面定义好的一些单例模式的操作类，然后这些类里面封装了相应的方法，如上面说的，最后都是调用DefaultValueOperations的方法。
具体的操作实例参见：https://mp.csdn.net/postedit/83745680
参考：《Java EE互联网轻量级框架整合开发》