Redis基本数据结构介绍和Redis的java客户端的简单操作

认识NoSQL

SQL和NoSQL对比

SQL:
1.结构化（Structured）
2.关联的（Relational）
3.SQL查询
4.事务（ACID）

select id,name,age from tb_user where id = 1 

NoSQL:
1.非结构化
2.无关联的（JSON嵌套的形式）
3.非SQL
redis: get user:1
MongoDB: db.users.find({_id:1})
elasticsearch:GET htrtp://loccalhost:9200/users/1
4.无事务或者无法满足事务强一致性，基本一致（BASE）

{
  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: 3 999
    }
  },
  ]
}

认识 Redis

Redis 诞生于2009年，全程是Remote Dictionary Server,远程字典服务器，是一个基于内存键值型NoSQL数据库。

特征：

1.键值（Key-Value）型，Value支持多种不同数据结构，功能丰富
2.单线程，每个命令具备原子性
3.低延迟、速度快（基于内存、IO多路复用、良好的编码）
4.支持数据持久化
5.支持主从集群、分片集群
6.支持多语言客户端

Redis 数据结构介绍

Redis是一个一个Key-Value的数据库，key一般是String类型，不过Value的类型多种多样

Redis 通用命令

通用指令是部分数据类型的，都可以使用的指令，常见的有：

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:判断一个key是否存在

EXPIRE:给key设置一个有效期,有效期到期时候该key会被自动删除

TTL:查看一个key的剩余有效期(-2表示已经过期，-1表示永久有效)

通过 help[command]可以查看一个命令的具体用法，例如

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value是字符串，不过根据字符串的格式不同，又可以分为三类：

1.普通字符串

2.int:整数类型，可以做自增、自减操作

3.float:浮点类型可以做自增、自减操作

不管是那种格式，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超过512m

String 常见命令：

SET:添加或者修改已经存在的一个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自增2

INCRBYFLOAT:让一个浮点类型的数字自增并指定步长

SETNE: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

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：

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

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:根据key获取一个hash类型key的field的值

MSET:批量添加多个hash类型key的field的值

MGET:获取多个hash类型key的field的值

HGETALL:获取一个hash类型的key中所有的field和value

HKEYS:获取一个hash类型的key中所有的field

HVALS:获取一个hash类型的key中所有的value

INCRBY:让一个hash类型的key字段值自增并指定步长

HSETNX:添加一个hash类型的key的field，前提是这个key不存在，否则不执行

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也可以支持反向检索

特征：

1.有序

2.元素可以重复

3.插入和删除快

4.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

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 star 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

如何利用List结构模拟一个栈

入口和出口在同一边

如何利用List结构模拟一个队列

入口和出口在不同边

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和BRPOP

Set 类型

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：

1.无序

2.元素不可以重复

3.查找快

4.支持交集、并集、差集等功能

Set 类型常见的命令

SADD key memeber …: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

SISMENBER key member:判断一个元素是否存在于set中

SMENBERS:获取set中的所有的元素

SINSERT key1 key2 … 求key1和key2的交集

SDIFF key1 key2 … 求key1和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加hash表

SortedSet具备下列特性：

1.可排序

2.元素不重复

3.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 类型常见的命令

ZADD key score memeber ：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 :移除 SortedSet 中的指定元素

ZSORE 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 :返回 SortedSet 中元素的个数

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SortedSet中的指定的元素自增，步长为指定的increment值

ZRANG key min max:按照score排序后，获取指定排名范围内的元素

ZRANGBYSCORE key min max:按照score排序后，获取指定score范围内的元素

ZDIFF、ZINSERT、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

Redis 的java客户端

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

Jedis

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

快速入门：

1.引入依赖

<dependency>
    <groupId>redis.clientsgroupId>
    <artifactId>jedisartifactId>
    <version>4.3.0version>
dependency>

2.建立连接

 private Jedis jedis;

    @BeforeEach
    void setUp() {
        //1.建立连接
        jedis = new Jedis("192.168.92.6", 6379);
        //2.设置密码
        jedis.auth("123456");
        //.选择库
        jedis.select(0);
    }

3.测试String

@Test
    void TestString() {
        //存入数据
        String result = jedis.set("name", "zhansan");
        System.out.println(result);
        //取出数据
        String name = jedis.get("name");
        System.out.println(name);
    }

4.释放资源

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

Jedis连接池

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

public class JedisConnectionFactory {

    private static final JedisPool jedispool;

    static {
        //配置连接池
        JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
        poolConfig.setMaxTotal(8);
        poolConfig.setMaxIdle(8);
        poolConfig.setMinIdle(0);
        poolConfig.setMaxWaitMillis(1000);
        //创建连接池对象
        jedispool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.92.6", 6379, 1000, "123456");
    }

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

建立连接调整为：

//1.建立连接
//jedis = new Jedis("192.168.92.6", 6379);
jedis = JedisConnectionFactory.getJedis();

SpringDataRedis

SpringDataRedis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的集成模块叫SpringDataRedis

官网地址：https://spring.io/projects/spring-data-redis

1.提供了对不同Redis客户端的整合（Lettuce和Jedis）

2.提供了RedisTemplate统一API来操作Redis

3.支持Redis的发布订阅模型

4.支持Redis哨兵和Redis集群

5.支持基于Lettuce的响应式编程

6.支持基于JDK、JSON、字符串、Spring对象的序列化及反序列化

7.支持基于Redis的JDKCollection实现

SpringDataRedis 快速入门

SpringDataRedis 中提供了redisTemplate工具类，其中封装了各种对Reddis的操作，并且将不同类型的操作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

1.引入依赖

<--redis依赖-->

        org.springframework.boot
        spring-boot-starter-data-redis

<--连接池依赖-->
 
       org.apache.commons
       commons-pool2
       2.11.1
 
  

2.配置文件(在application.yml配置Redis信息)

spring:
  redis:
    host: 192.168.92.6
    port: 6379
    password: 123456
    lettuce:
        pool:
          max-active: 8
          max-idle: 8
          min-idle: 0
          max-wait: 100ms

3.注入RedisTemplate

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

4.编写测试

    @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);
    }

SpringDataRedis 的序列化方式

RedisTemplate可以接收任意Object作为值写入Redis,只不过写入前会把Object序列化字节形式，默认是采用JDK序列化

缺点：

1.可读性差

2.内存占用较大

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;
    }
}

尽管JSON的序列化方式可以满足我们的要求，但是依然存在一些问题：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

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形式。省去了我们自定义TRedisTemplate的过程：

@Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

    @Test
    void testString() {
        //写入一条String数据
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("name", "虎哥");
        //获取String数据
        Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println("name  " + name);
    }

  
    @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
        User user1 = mapper.readValue(jsonUser, User.class);

        System.out.println("user1 " + user1);
    }

RedisTemplate 的两种序列化实践方案

方案一：

1.自定义的RedisTemplate

2.修改RedisTemplate的序列化器为GenericJackson2JsonRedisSerializer

方案二：

1.使用 StringRedisTemplate

2.写入Redis时，手动把对象序列化为JSON

3.读取Redis时，手动把读取到的JSON反序列为对象

RedisTemplate 操作Hash类型

 @Test
    void testHash() {

        stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "name", "lisi");
        stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "age", "21");

        Map<Object, Object> entries = stringRedisTemplate.opsForHash().entries("user:400");
        System.out.println("entries " + entries);
    }

视频地址