Redis高级客户端Lettuce详解

前提#

Lettuce是一个Redis的Java驱动包，初识她的时候是使用RedisTemplate的时候遇到点问题Debug到底层的一些源码，发现spring-data-redis的驱动包在某个版本之后替换为Lettuce。Lettuce翻译为生菜，没错，就是吃的那种生菜，所以它的Logo长这样：既然能被Spring生态所认可，Lettuce想必有过人之处，于是笔者花时间阅读她的官方文档，整理测试示例，写下这篇文章。编写本文时所使用的版本为Lettuce 5.1.8.RELEASE，SpringBoot 2.1.8.RELEASE，JDK [8,11]。超长警告：这篇文章断断续续花了两周完成，超过4万字.....

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Lettuce简介#

Lettuce是一个高性能基于Java编写的Redis驱动框架，底层集成了Project Reactor提供天然的反应式编程，通信框架集成了Netty使用了非阻塞IO，5.x版本之后融合了JDK1.8的异步编程特性，在保证高性能的同时提供了十分丰富易用的API，5.1版本的新特性如下：

• 支持Redis的新增命令ZPOPMIN, ZPOPMAX, BZPOPMIN, BZPOPMAX。
• 支持通过Brave模块跟踪Redis命令执行。
• 支持Redis Streams。
• 支持异步的主从连接。
• 支持异步连接池。
• 新增命令最多执行一次模式（禁止自动重连）。
• 全局命令超时设置（对异步和反应式命令也有效）。
• ......等等

注意一点：Redis的版本至少需要2.6，当然越高越好，API的兼容性比较强大。

只需要引入单个依赖就可以开始愉快地使用Lettuce：

• Maven

    io.lettuce
    lettuce-core
    5.1.8.RELEASE

• Gradle

dependencies {
  compile 'io.lettuce:lettuce-core:5.1.8.RELEASE'
}

连接Redis#

单机、哨兵、集群模式下连接Redis需要一个统一的标准去表示连接的细节信息，在Lettuce中这个统一的标准是RedisURI。可以通过三种方式构造一个RedisURI实例：

• 定制的字符串URI语法：

RedisURI uri = RedisURI.create("redis://localhost/");

• 使用建造器（RedisURI.Builder）：

RedisURI uri = RedisURI.builder().withHost("localhost").withPort(6379).build();

• 直接通过构造函数实例化：

RedisURI uri = new RedisURI("localhost", 6379, 60, TimeUnit.SECONDS);

定制的连接URI语法#

• 单机（前缀为redis://）

格式：redis://[password@]host[:port][/databaseNumber][?[timeout=timeout[d|h|m|s|ms|us|ns]]
完整：redis://[email protected]:6379/0?timeout=10s
简单：redis://localhost

• 单机并且使用SSL（前缀为rediss://） <== 注意后面多了个s

格式：rediss://[password@]host[:port][/databaseNumber][?[timeout=timeout[d|h|m|s|ms|us|ns]]
完整：rediss://[email protected]:6379/0?timeout=10s
简单：rediss://localhost

• 单机Unix Domain Sockets模式（前缀为redis-socket://）

格式：redis-socket://path[?[timeout=timeout[d|h|m|s|ms|us|ns]][&_database=database_]]
完整：redis-socket:///tmp/redis?timeout=10s&_database=0

• 哨兵（前缀为redis-sentinel://）

格式：redis-sentinel://[password@]host[:port][,host2[:port2]][/databaseNumber][?[timeout=timeout[d|h|m|s|ms|us|ns]]#sentinelMasterId
完整：redis-sentinel://[email protected]:6379,127.0.0.1:6380/0?timeout=10s#mymaster

超时时间单位：

• d 天
• h 小时
• m 分钟
• s 秒钟
• ms 毫秒
• us 微秒
• ns 纳秒

个人建议使用RedisURI提供的建造器，毕竟定制的URI虽然简洁，但是比较容易出现人为错误。鉴于笔者没有SSL和Unix Domain Socket的使用场景，下面不对这两种连接方式进行列举。

基本使用#

Lettuce使用的时候依赖于四个主要组件：

• RedisURI：连接信息。
• RedisClient：Redis客户端，特殊地，集群连接有一个定制的RedisClusterClient。
• Connection：Redis连接，主要是StatefulConnection或者StatefulRedisConnection的子类，连接的类型主要由连接的具体方式（单机、哨兵、集群、订阅发布等等）选定，比较重要。
• RedisCommands：Redis命令API接口，基本上覆盖了Redis发行版本的所有命令，提供了同步（sync）、异步（async）、反应式（reative）的调用方式，对于使用者而言，会经常跟RedisCommands系列接口打交道。

一个基本使用例子如下：

@Test
public void testSetGet() throws Exception {
    RedisURI redisUri = RedisURI.builder()                    // <1> 创建单机连接的连接信息
            .withHost("localhost")
            .withPort(6379)
            .withTimeout(Duration.of(10, ChronoUnit.SECONDS))
            .build();
    RedisClient redisClient = RedisClient.create(redisUri);   // <2> 创建客户端
    StatefulRedisConnection connection = redisClient.connect();     // <3> 创建线程安全的连接
    RedisCommands redisCommands = connection.sync();                // <4> 创建同步命令
    SetArgs setArgs = SetArgs.Builder.nx().ex(5);
    String result = redisCommands.set("name", "throwable", setArgs);
    Assertions.assertThat(result).isEqualToIgnoringCase("OK");
    result = redisCommands.get("name");
    Assertions.assertThat(result).isEqualTo("throwable");
    // ... 其他操作
    connection.close();   // <5> 关闭连接
    redisClient.shutdown();  // <6> 关闭客户端
}

注意：

• <5>：关闭连接一般在应用程序停止之前操作，一个应用程序中的一个Redis驱动实例不需要太多的连接（一般情况下只需要一个连接实例就可以，如果有多个连接的需要可以考虑使用连接池，其实Redis目前处理命令的模块是单线程，在客户端多个连接多线程调用理论上没有效果）。
• <6>：关闭客户端一般应用程序停止之前操作，如果条件允许的话，基于后开先闭原则，客户端关闭应该在连接关闭之后操作。

API#

Lettuce主要提供三种API：

• 同步（sync）：RedisCommands。
• 异步（async）：RedisAsyncCommands。
• 反应式（reactive）：RedisReactiveCommands。

先准备好一个单机Redis连接备用：

private static StatefulRedisConnection CONNECTION;
private static RedisClient CLIENT;

@BeforeClass
public static void beforeClass() {
    RedisURI redisUri = RedisURI.builder()
            .withHost("localhost")
            .withPort(6379)
            .withTimeout(Duration.of(10, ChronoUnit.SECONDS))
            .build();
    CLIENT = RedisClient.create(redisUri);
    CONNECTION = CLIENT.connect();
}

@AfterClass
public static void afterClass() throws Exception {
    CONNECTION.close();
    CLIENT.shutdown();
}

Redis命令API的具体实现可以直接从StatefulRedisConnection实例获取，见其接口定义：

public interface StatefulRedisConnection extends StatefulConnection {

    boolean isMulti();

    RedisCommands sync();

    RedisAsyncCommands async();

    RedisReactiveCommands reactive();
}    

值得注意的是，在不指定编码解码器RedisCodec的前提下，RedisClient创建的StatefulRedisConnection实例一般是泛型实例StatefulRedisConnection，也就是所有命令API的KEY和VALUE都是String类型，这种使用方式能满足大部分的使用场景。当然，必要的时候可以定制编码解码器RedisCodec。

同步API#

先构建RedisCommands实例：

private static RedisCommands COMMAND;

@BeforeClass
public static void beforeClass() {
    COMMAND = CONNECTION.sync();
}

基本使用：

@Test
public void testSyncPing() throws Exception {
   String pong = COMMAND.ping();
   Assertions.assertThat(pong).isEqualToIgnoringCase("PONG");
}


@Test
public void testSyncSetAndGet() throws Exception {
    SetArgs setArgs = SetArgs.Builder.nx().ex(5);
    COMMAND.set("name", "throwable", setArgs);
    String value = COMMAND.get("name");
    log.info("Get value: {}", value);
}

// Get value: throwable

同步API在所有命令调用之后会立即返回结果。如果熟悉Jedis的话，RedisCommands的用法其实和它相差不大。

异步API#

先构建RedisAsyncCommands实例：

private static RedisAsyncCommands ASYNC_COMMAND;

@BeforeClass
public static void beforeClass() {
    ASYNC_COMMAND = CONNECTION.async();
}

基本使用：

@Test
public void testAsyncPing() throws Exception {
    RedisFuture redisFuture = ASYNC_COMMAND.ping();
    log.info("Ping result:{}", redisFuture.get());
}
// Ping result:PONG

RedisAsyncCommands所有方法执行返回结果都是RedisFuture实例，而RedisFuture接口的定义如下：

public interface RedisFuture extends CompletionStage, Future {

    String getError();

    boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException;
}    

也就是，RedisFuture可以无缝使用Future或者JDK1.8中引入的CompletableFuture提供的方法。举个例子：

@Test
public void testAsyncSetAndGet1() throws Exception {
    SetArgs setArgs = SetArgs.Builder.nx().ex(5);
    RedisFuture future = ASYNC_COMMAND.set("name", "throwable", setArgs);
    // CompletableFuture#thenAccept()
    future.thenAccept(value -> log.info("Set命令返回:{}", value));
    // Future#get()
    future.get();
}
// Set命令返回:OK

@Test
public void testAsyncSetAndGet2() throws Exception {
    SetArgs setArgs = SetArgs.Builder.nx().ex(5);
    CompletableFuture result =
            (CompletableFuture) ASYNC_COMMAND.set("name", "throwable", setArgs)
                    .thenAcceptBoth(ASYNC_COMMAND.get("name"),
                            (s, g) -> {
                                log.info("Set命令返回:{}", s);
                                log.info("Get命令返回:{}", g);
                            });
    result.get();
}
// Set命令返回:OK
// Get命令返回:throwable

如果能熟练使用CompletableFuture和函数式编程技巧，可以组合多个RedisFuture完成一些列复杂的操作。

反应式API#

Lettuce引入的反应式编程框架是Project Reactor，如果没有反应式编程经验可以先自行了解一下Project Reactor。

构建RedisReactiveCommands实例：

private static RedisReactiveCommands REACTIVE_COMMAND;

@BeforeClass
public static void beforeClass() {
    REACTIVE_COMMAND = CONNECTION.reactive();
}

根据Project Reactor，RedisReactiveCommands的方法如果返回的结果只包含0或1个元素，那么返回值类型是Mono，如果返回的结果包含0到N（N大于0）个元素，那么返回值是Flux。举个例子：

@Test
public void testReactivePing() throws Exception {
    Mono ping = REACTIVE_COMMAND.ping();
    ping.subscribe(v -> log.info("Ping result:{}", v));
    Thread.sleep(1000);
}
// Ping result:PONG