1 Redis 入门

1.1 简介

Redis是一个基于内存的key-value结构数据库。Redis 是互联网技术领域使用最为广泛的存储中间件。官网：https://redis.io 中文网：https://www.redis.net.cn/
key-value结构存储主要特点：

• 基于内存存储，读写性能高
• 适合存储热点数据（热点商品、资讯、新闻）
• 企业应用广泛

Redis是用C语言开发的一个开源的高性能键值对(key-value)数据库，官方提供的数据是可以达到100000+的QPS（每秒内查询次数）。它存储的value类型比较丰富，也被称为结构化的NoSql数据库。所谓的 NoSql（Not Only SQL），不仅仅是SQL，泛指非关系型数据库。NoSql数据库并不是要取代关系型数据库，而是关系型数据库的补充。
关系型数据库(RDBMS)：Mysql、Oracle、DB2、SQLServer
非关系型数据库(NoSql)：Redis、Mongo db、MemCached

1.2 Redis服务启动与停止（Windows）

1.2.1 服务启动命令

redis-server.exe redis.windows.confRedis服务默认端口号为 6379 ，通过快捷键Ctrl + C 即可停止Redis服务，当Redis服务启动成功后，可通过客户端进行连接。

1.2.2 客户端连接命令

通过redis-cli.exe命令默认连接的是本地的redis服务，并且使用默认6379端口。也可以通过指定如下参数连接：

• -h ip地址
• -p 端口号
• -a 密码（如果需要）

1.2.3 修改Redis配置文件

设置Redis服务密码，修改redis.windows.conf 文件，添加 requirepass 123456
注意：修改密码后需要重启Redis服务才能生效，Redis配置文件中 # 表示注释。
重启Redis后，再次连接Redis时，需加上密码，否则连接失败。此时，-h 和 -p 参数可省略不写。

redis-cli.exe -h localhost -p 6379 -a 123456

1.2.4 Redis客户端图形工具

默认提供的客户端连接工具界面不太友好，同时操作也较为麻烦，接下来，引入一个Redis客户端图形工具。

2. Redis数据类型

2.1 五种常用数据类型介绍

Redis存储的是key-value结构的数据，其中key是字符串类型，value有5种常用的数据类型：

• 字符串 string
• 哈希 hash
• 列表 list
• 集合 set
• 有序集合 sorted set / zset

各种数据类型特点

• 字符串(string)：普通字符串，Redis中最简单的数据类型
• 哈希(hash)：也叫散列，类似于Java中的HashMap结构
• 列表(list)：按照插入顺序排序，可以有重复元素，类似于Java中的LinkedList
• 集合(set)：无序集合，没有重复元素，类似于Java中的HashSet
• 有序集合(sorted set/zset)：集合中每个元素关联一个分数(score)，根据分数升序排序，没有重复元素

3. Redis常用命令

3.1 字符串操作命令

Redis 中字符串类型常用命令：

SET key value           # 设置指定key的值
GET key                 # 获取指定key的值
SETEX key seconds value # 设置指定key的值，并将 key 的过期时间设为 seconds 秒
SETNX key value         # 只有在 key 不存在时设置 key 的值

更多命令可以参考Redis中文网：https://www.redis.net.cn

3.2 哈希操作命令

Redis hash 是一个string类型的 field 和 value 的映射表，hash特别适合用于存储对象，常用命令：

HSET key field value # 将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value
HGET key field       # 获取存储在哈希表中指定字段的值
HDEL key field       # 删除存储在哈希表中的指定字段
HKEYS key            # 获取哈希表中所有字段
HVALS key            # 获取哈希表中所有值

3.3 列表操作命令

Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，常用命令：

# 将一个或多个值插入到列表头部
LPUSH key value1 [value2]

# 获取列表指定范围内的元素
LRANGE key start stop 

# 移除并获取列表最后一个元素
RPOP key 

LLEN key # 获取列表长度

# 移出并获取列表的最后一个元素
# 如果列表没有元素会阻塞列表直到等待超时或发现可弹出元素为止
BRPOP key1 [key2 ] timeout

3.4 集合操作命令

Redis set 是string类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据，常用命令：

SADD key member1 [member2] #向集合添加一个或多个成员
SMEMBERS key               #返回集合中的所有成员
SCARD key                  #获取集合的成员数
SINTER key1 [key2]         #返回给定所有集合的交集
SUNION key1 [key2]         #返回所有给定集合的并集
SREM key member1 [member2] #移除集合中一个或多个成员

3.5 有序集合操作命令

Redis有序集合是string类型元素的集合，且不允许有重复成员。每个元素都会关联一个double类型的分数。常用命令：

ZADD key score1 member1 [score2 member2] #向有序集合添加一个或多个成员
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]       #通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员
ZINCRBY key increment member             #有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
ZREM key member [member ...]             #移除有序集合中的一个或多个成员

3.6 通用命令

Redis的通用命令是不分数据类型的，都可以使用的命令：

KEYS pattern 	#查找所有符合给定模式( pattern)的 key 
EXISTS key 		#检查给定 key 是否存在
TYPE key 		  #返回 key 所储存的值的类型
DEL key 		  #该命令用于在 key 存在是删除 key

2 Spring Data Redis使用方式

Redis 的 Java 客户端很多，常用的几种：

• Jedis
• Lettuce
• Spring Data Redis

Spring 对 Redis 客户端进行了整合，提供了 Spring Data Redis，在Spring Boot项目中还提供了对应的Starter，即 spring-boot-starter-data-redis。

Spring Data Redis 是 Spring 的一部分，提供了在 Spring 应用中通过简单的配置就可以访问 Redis 服务，对 Redis 底层开发包进行了高度封装。在 Spring 项目中，可以使用Spring Data Redis来简化 Redis 操作。
网址：https://spring.io/projects/spring-data-redis

2.1 导入依赖（maven 坐标）

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

Spring Data Redis中提供了一个高度封装的类：RedisTemplate，对相关api进行了归类封装,将同一类型操作封装为operation接口，具体分类如下：

• ValueOperations：string数据操作
• SetOperations：set类型数据操作
• ZSetOperations：zset类型数据操作
• HashOperations：hash类型的数据操作
• ListOperations：list类型的数据操作

2.2 配置数据源

在application.yml中添加 redis 的相关配置（确保已安装 redis）

redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password: 123456
    database: 10 # 指定使用Redis的哪个数据库，Redis服务启动后默认有16个数据库，编号分别是从0到15

database:指定使用Redis的哪个数据库，Redis服务启动后默认有16个数据库，编号分别是从0到15。可以通过修改Redis配置文件来指定数据库的数量。
添加数据后，记得使用 select 10 选择到配置使用的数据库中，方可查看到添加的数据。

2.3 编写配置类

@Configuration
@Slf4j
public class RedisConfiguration {

    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory){
        log.info("开始创建redis模板对象...");
        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate();
        //设置redis的连接工厂对象
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        //设置redis key的序列化器
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        return redisTemplate;
    }
}

解释说明：
当前配置类不是必须的，因为 Spring Boot 框架会自动装配 RedisTemplate 对象，但是默认的key序列化器为JdkSerializationRedisSerializer，导致我们存到Redis中后的数据和原始数据有差别，故设置为StringRedisSerializer序列化器。

@Bean注解用于告诉Spring容器，被注解的方法将返回一个对象，该对象要注册为Spring应用上下文中的bean。当Spring容器启动时，它会查找所有带有@Bean注解的方法，并调用这些方法，将返回的实例注册到Spring容器中，以便在需要时能够自动装配（autowire）这些bean。

疑问：为什么要在模版配置方法前面添加@Bean注解？

1. 配置RedisTemplate：RedisTemplate是Spring Data Redis提供的一个高级抽象，用于简化Redis数据的访问。通过@Bean注解，你能够自定义RedisTemplate的配置，比如设置连接工厂、序列化器等，然后将这个配置好的RedisTemplate实例注册到Spring容器中。这样，在Spring应用的其他部分，你就可以通过自动装配（如使用@Autowired注解）来使用这个配置好的RedisTemplate实例了。
2. 解耦：将RedisTemplate的配置和使用解耦。你不需要在每个需要使用Redis的地方都手动创建和配置RedisTemplate。相反，你只需要在配置类中配置一次，然后在需要的地方通过Spring的依赖注入机制来使用它。
3. 可重用性：由于RedisTemplate是作为一个bean注册在Spring容器中的，因此它是可重用的。你可以在应用的多个部分中注入同一个RedisTemplate实例，而不需要为每个使用场景都创建一个新的实例。
4. 易于测试：通过将RedisTemplate的配置和创建逻辑封装在配置类中，并使用@Bean注解来注册它，你可以更容易地编写针对使用RedisTemplate的代码的单元测试。你可以使用Spring的测试支持来模拟或替换RedisTemplate，以便在测试环境中运行你的代码，而无需连接到实际的Redis服务器。
5. 支持多种配置：如果你的应用需要多种配置的RedisTemplate实例（例如，用于不同的Redis数据库或具有不同序列化设置的实例），你可以通过在同一配置类中定义多个带有@Bean注解的方法来轻松实现这一点。Spring容器将能够区分这些不同的bean，并在需要时将它们注入到正确的位置。

2.4 测试 redis 连接和操作

可以通过一个 main 方法测试，这里介绍单元测试方式：

@SpringBootTest
public class SpringDataRedisTest {
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @Test
    public void testRedisTemplate(){
        System.out.println(redisTemplate);
        //string数据操作
        ValueOperations valueOperations = redisTemplate.opsForValue();
        //hash类型的数据操作
        HashOperations hashOperations = redisTemplate.opsForHash();
        //list类型的数据操作
        ListOperations listOperations = redisTemplate.opsForList();
        //set类型数据操作
        SetOperations setOperations = redisTemplate.opsForSet();
        //zset类型数据操作
        ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();
    }
}

运行后，提示测试成功即可！

2.5 使用 Java 操作 Redis

主要分为以下几种操作：

1. 操作字符串类型
2. 操作集合数据类型
3. 操作列表数据类型
4. 操作哈希数据类型
5. 操作有序集合数据类型
6. 通用的操作命令

/**
     * 操作字符串类型的数据
     */
    @Test
    public void testString() {
        // 设置键值对
        redisTemplate.opsForValue().set("name", "小明");
        // 获取对应key的值
        String city = (String) redisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println(city);
        // 添加String类型的数据，同时设置过期时间
        redisTemplate.opsForValue().set("code", "1234", 3, TimeUnit.MINUTES);

        // 在某个key不存在是设置值
        redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "1");
        redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "2");
    }

    /**
     * 操作集合类型的数据
     */
    @Test
    public void testSet() {
        SetOperations setOperations = redisTemplate.opsForSet();

        // 添加元素 set1不存在创建并添加，存在直接添加
        setOperations.add("set1", "a", "b", "c");
        setOperations.add("set2", "a", "c", "f");

        // 获取set1中的所有成员
        Set member = setOperations.members("set1");
        System.out.println(member);

        // 统计元素数量
        Long size = setOperations.size("set1");
        System.out.println(size);

        // 计算交集
        Set intersect = setOperations.intersect("set1", "set2");
        System.out.println(intersect);

        // 计算并集
        Set union = setOperations.union("set1", "set2");
        System.out.println(union);

        // 移除局部元素
        setOperations.remove("set1", "a", "b");
    }

    /**
     * 操作列表类型的数据
     */
    @Test
    public void testList() {
        ListOperations listOperations = redisTemplate.opsForList();

        // 将对多个值从左到右插入到list中
        listOperations.leftPushAll("mylist", "a", "b", "c");
        // 将多个值从左到右插入到list中（头部插入）
        listOperations.leftPush("mylist", "d");

        // 获取从0到-1的所有元素（即全部元素）
        List muList = listOperations.range("mylist", 0, -1);
        System.out.println(muList);

        // 从list的右边移除并返回最后一个元素
        listOperations.rightPop("mylist");

        // 统计元素数量
        Long size = listOperations.size("mylist");
        System.out.println(size);
    }

    /**
     * 操作哈希类型的数据
     */
    @Test
    public void testHash() {
        HashOperations hashOperations = redisTemplate.opsForHash();

        // 添加一个hash字段并赋值==对象和属性的关系
        hashOperations.put("100", "name", "tom");
        hashOperations.put("100", "age", "20");

        // 获取字段中某个元素
        String name = (String) hashOperations.get("100", "name");
        System.out.println(name);

        // 获取所有的字段名
        Set keys = hashOperations.keys("100");
        System.out.println(keys);

        // 获取所有的字段值
        List values = hashOperations.values("100");
        System.out.println(values);

        // 删除字段age
        hashOperations.delete("100", "age");
    }

    /**
     * 操作有序集合类型的数据
     */
    @Test
    public void testZset() {
        ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();

        // 像zset中添加元素并设置其分数
        zSetOperations.add("zset1", "a", 10);
        zSetOperations.add("zset1", "b", 12);
        zSetOperations.add("zset1", "c", 9);

        // 按照分数高低获取zset中的所有元素
        Set zset1 = zSetOperations.range("zset1", 0, -1);
        System.out.println(zset1);

        // 将zset1中的c分数改为10
        zSetOperations.incrementScore("zset1", "c", 10);
        // 移除两个元素
        zSetOperations.remove("zset1", "a", "b");
    }


    /**
     * 通用命令操作
     */
    @Test
    public void testCommon() {
        // 获取所有键 * 通配符
        Set keys = redisTemplate.keys("*");
        System.out.println(keys);

        // 检查是否存在某个键 key = ？
        Boolean name = redisTemplate.hasKey("name");
        Boolean set1 = redisTemplate.hasKey("set1");

        // 遍历keys集合获取每个keys的类型 DataType是枚举了redis的list\string\set\zset\hash等类型
        for (Object key : keys) {
            DataType type = redisTemplate.type(key);
            System.out.println(type.name());
        }

        // 删除某个键关联的数据
        redisTemplate.delete("mylist");
    }

运行之后配合 redis 可视化工具可以看到以上代码添加的数据，一定要先切换到数据库号为 10 的 redis 数据库方可查看到相关数据。
控制台查看效果：

可视化工具查看效果：

2.6 五种常见数据类型的一般使用场景

字符串（String）

适用场景：

• 缓存：将常用的数据（如用户信息、页面内容等）存储在 Redis 的 String 类型中，以减轻数据库的压力，提高访问速度。
• 计数器：利用 Redis 的自增（INCR）和自减（DECR）操作，可以很方便地实现计数功能，如网站的访问次数、点赞数等。
• 分布式锁：基于 String 类型的特性，可以实现分布式锁，保证在分布式系统中的数据一致性和并发控制。

哈希（Hash）

适用场景：

• 对象属性存储：将对象的各个属性存储在 Hash 类型中，每个字段对应一个属性，方便快速查找和更新用户信息、商品信息等。
• 缓存对象：对于一些复杂的对象，可以将其序列化后存储在 Hash 类型中，避免多次数据库查询。
• 配置信息：使用 Hash 类型来存储配置信息，如数据库连接参数、日志级别等，方便快速读取和更新。

列表（List）

适用场景：

• 消息队列：List 类型可以实现简单的消息队列，将消息依次插入到列表的一端，消费者从另一端取出消息，实现异步处理和解耦。
• 动态数据流：如社交平台中的朋友圈，可以使用 List 存储用户的动态内容，新的动态插入到列表头部，用户读取动态时从头部获取最新内容。

集合（Set）

适用场景：

• 标签系统：在开发博客系统或商品系统时，可以使用 Set 存储每篇文章或商品的标签，方便根据标签进行分类和搜索。
• 共同好友：在社交应用中，可以利用 Set 存储用户的好友列表，通过求交集来找出共同的好友，实现共同兴趣的推荐。
• 黑名单管理：将需要屏蔽的用户或信息存储在 Set 中，方便快速查找和删除。

有序集合（Sorted Set）

适用场景：

• 排行榜：在游戏应用或社交应用中，可以使用 Sorted Set 存储用户的得分信息，根据分数排名，实现排行榜功能。
• 延时任务：将任务的执行时间作为分数，将任务存储在 Sorted Set 中，定时从集合中取出需要执行的任务。
• 热度排名：在新闻、视频等应用中，可以根据内容的点击量、观看时长等作为分数，使用 Sorted Set 进行热度排名。