Java阶段四Day10

关于Redis

Redis是一种基于内存的，使用K-V结构存储数据的NoSQL非关系型数据库。

提示：Redis也会占用磁盘空间，并且，会自动将内存中的数据同步到硬盘上，所以，存入到Redis中的数据，即使重启电脑，再次开机时Redis会自动将硬盘上的数据重新加载到内存，但是，正常读写Redis仍是在内存中处理的！

Redis的主要作用是缓存数据，通常，会将关系型数据库（例如MySQL）中的数据读取出来，并写入到Redis中，后续，当需要获取数据时，直接从Redis中读取即可，不必再从关系型数据库中读取数据，从而提高获取数据的效率！

由于Redis是基于内存的，读写效率远高于基于磁盘（例如硬盘）的关系型数据库，使得单次查询耗时变得非常短，则整个系统处理数据的效率会明显提升，并且，由于减少了对关系型数据库的访问频率，可以起到“保护”关系型数据库的作用！

Redis的数据类型

Redis中的经典数据类型有5种：string / hash / list / set / z-set

• 在Java语言中的简单数据类型，在Redis中对应的都是string

另外，还有：bitmap / hyperloglog / GEO / 流

Redis中的list类型

在Redis中，list类型的数据是一个先进后出、后进先出的栈结构：

在学习Redis时，你需要将以上图例旋转了90度！

可以选择从左侧压栈来存入数据，例如：

可以选择从右侧压栈来存入数据，例如：

从Redis中读取list数据时，始终是从左至右读取的，通常，为了更加符合使用列表的习惯，大多情况下采取“从XX压入数据”的做法。

**注意：**在Redis中的list数据，每个元素都同时拥有2个下标，一个是从左至右、从0开始递增编号的，另一个是从右至左、从-1开始递减编号的！

**注意：**在读取List中的区间时，end表示的元素不可以是相对start更靠左的元素！

提示：-1始终是最后一个元素的下标，所以，当你需要读取整个列表的数据时，start为0，end为-1。

Redis的常用命令

当登录Redis的客户端后（命令提示符变成127.0.0.1:6379>状态后），可以：

• set KEY VALUE：存入数据，例如：set username root，如果反复使用同一个KEY执行此命令，后续存入的VALUE会覆盖前序存入的VALUE，相当于“修改数据”，如果使用的是此前从未使用过的KEY，则会新增数据
• get KEY：取出数据，例如：get username，如果KEY存在，则取出对应的数据，如果KEY不存在，则返回(nil)，相当于Java中的null
• keys PATTERN：根据模式（PATTERN）获取KEY，例如：keys username，如果KEY存在，则返回，如果不存在，则返回(empty list or set)，在PATTERN处可以使用星号（*）作为通配符，例如：keys username*可以返回当前Redis中所有以username作为前缀的KEY，返回的多个KEY在显示时是无序的，甚至，还可以使用keys *查询当前Redis中所有KEY
  • **注意：**在生产环境中，禁止使用此命令
• del KEY [KEY ...] ：删除指定KEY对应的数据，例如：del username，将返回删除了多少条数据
• flushdb：清空当前数据库

更多命令可参考：Redis命令手册

关于Key的格式

Redis本身并没有要求Key应该如何定义，但是，由于Redis被设计为可以存放特别多数据，并且，各种各样的数据都可以放在Redis中，所以，在实际应用中，应该使用有规律的Key，否则，后续读写数据时会很麻烦！

例如：当存放“用户”相关数据时，应该使用user字样作为Key的一部分，存放“文章”相关数据时，应该使用article字样作为Key的一部分。

示例：假设有20个用户数据，ID分别是从1到20，使用Redis中的string类型分别存储这20个用户数据时，各数据对应的Key可以是：user-1、user-2、……、user-20，后续，只要知道被获取数据的ID，就可以知道Key，并基于这个Key来读取数据。

在定义Key时，各部分之间应该使用某个符号进行分隔，例如user-1就是在user前缀和ID之间使用了减号进行分隔！

在绝大部分Redis可视化工具（例如：Another Redis Desktop Manager）中，默认情况下，会自动处理Key中的冒号（:），并多个前缀相同的Key放在相同的“文件夹”中，例如：

以上冒号只是建议使用的分隔符号，并不是必须使用冒号，也可以改为其它符号，例如减号等，大多软件也可以设置根据什么符号来分隔出“文件夹”。

提示：无论使用什么分隔符，只要Key不冲突，对使用是没有影响的，所以，并不一定需要分隔符，只是强烈建议在Key中使用分隔符。

在开发实践中，Key的定义应该是多层级的，并且，应该保证同类数据一定具有相同的组成部分，例如：

• 用户详情数据：user:item:1、user:item:2
• 用户列表数据：user:list
• 文章详情数据：article:item:1、article:item:2
• 文章列表数据：article:list

Redis编程

在Spring Boot中，实现Redis编程需要添加依赖：

<!-- Spring Boot支持Redis编程的依赖项 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

当需要读写Redis中的数据时，需要使用RedisTemplate的工具类，通常，会使用配置类中的@Bean方法来配置此类的对象，以便于后续可以随时通过自动装配来获取此类的对象！

/**
 * Redis的配置类
 *
 */
@Slf4j
@Configuration
public class RedisConfiguration {

    public RedisConfiguration() {
        log.debug("创建配置类对象：RedisConfiguration");
    }

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

使用Redis时的数据一致性问题

在开发实践中，数据最终肯定是保存在关系型数据库（例如MySQL等）中的，同时，为了提高查询效率、保护关系型数据库，通常会将某些数据从关系型数据库中读出来，并写入到Redis中，后续，将优先从Redis中读取数据！

由于在关系型数据库和Redis中都存储了数据，如果某个数据需要修改，最终修改的肯定是关系型数据库中的数据，但是，如果Redis中的数据没有及时更新，却仍从Redis中读取数据，则读取到的数据就是“不准确的”！

所以，当同一个数据在多个不同的位置存储了多份，就可能出现以上问题，通常称之为“数据一致性”的问题，即2个或多个不同的存储位置，本应该“相同”的数据其实“并不相同”！

关于数据一致性问题：

• 并不一定有必要及时更新数据，例如：MySQL中的数据发生了变化，但是Redis中却不更新，此时，数据并不一致，但是，对于软件的使用可能没有严重影响
  • 例如：某个热门视频的播放次数
  • 例如：购买火车票时，列表页面中显示的的各车次的余票数量
• 某些数据的更新频率可能非常低，这类数据基本上没有数据一致性问题
  • 例如：全国省市区数据
• 并不是所有数据都适合在Redis中也存一份，对于访问频率非常低的数据，或数据量特别大的数据，可以不使用Redis
  • 例如：用户3年前的历史订单

解决数据一致性问题的做法主要有：

• 即时更新：当关系型数据库的数据发生变化，马上更新Redis中的数据
  • 保证数据的实时一致性
• 周期性更新：当关系型数据库的数据发生变化，不会马上更新Redis中的数据，而是每间隔一段时间，或到了某个指定的时间时，执行1次同步数据的操作
  • 保证数据的最终一致性
• 手动更新：当关系型数据库的数据发生变化，不会马上更新Redis中的数据，而是由管理人员（或运营人员）明确执行更新操作，才会同步数据
  • 保证数据的最终一致性

关于ApplicationRunner

在Spring Boot中，可以自定义组件类，实现ApplicationRunner接口，重写其中的run()抽象方法，后续，当启动项目后，会在启动成功后的第一时间自动调用此run()方法！

LoadCacheRunner

@Slf4j
@Component
public class LoadCacheRunner implements ApplicationRunner {

    @Autowired
    private ContentCategoryService categoryService;

    @Override
    public void run(ApplicationArguments args) throws Exception {
        log.debug("开始执行【加载缓存数据】");
        categoryService.rebuildListCache();
    }
}

ContentCategoryServiceImpl

@Service
@Slf4j
public class ContentCategoryServiceImpl implements ContentCategoryService {

    @Autowired
    private CategoryCacheRepository categoryCacheRepository;
    @Autowired
    private ContentCategoryRepository categoryRepository;

    public ContentCategoryServiceImpl() {
        log.info("创建业务对象：CategoryServiceImpl");
    }


    @Override
    public List<ContentCategoryListItemVO> list() {
        log.debug("开始处理【查询类别数据列表】的业务，参数：无");
        return categoryCacheRepository.list();
    }

    @Override
    public void rebuildListCache() {
        log.debug("开始处理【重建缓存中的类别列表】的业务，参数：无");
        categoryCacheRepository.deleteList();
        List<ContentCategoryListItemVO> list = categoryRepository.list();
        categoryCacheRepository.save(list);
    }
}

利用以上机制，可以实现“缓存预热”（项目启动时就将数据加载到缓存中）。

但其实用价值不太高，需要结合手动更新一起使用，因为只会在项目启动的那一刻执行，当数据发生改变仍需要手动更新，适合类别地址、省市区管理等，适用于数据变化频率不规则，而如何使用周期性更新就需要用到计划任务

计划任务

在Spring Boot中，默认禁止了所有的计划任务，需要在配置类上添加@EnableScheduling注解，以启用当前项目中所有计划任务。

在项目中，自定义组件类，并在组件类中自定义方法，使用框架调用，无返回值无参数列表。在方法上添加@Scheduled注解，则此方法就是一个计划任务方法，可以周期性的执行。

ScheduleConfiguration

@Slf4j
@Configuration
@EnableScheduling
public class ScheduleConfiguration {

    public ScheduleConfiguration() {
        log.debug("创建配置类对象：ScheduleConfiguration");
    }
}

CategoryCacheSchedule

/**
* 处理类别缓存的计划任务
*/
@Slf4j
@Component
public class CategoryCacheSchedule {

    @Autowired
    private ContentCategoryService categoryService;

    public CategoryCacheSchedule() {
        log.debug("创建计划任务组件对象：CategoryCacheSchedule");
    }

    // fixedRate：执行频率，根据上一次执行的开始时间来计算下一次的执行时间，取值以毫秒为单位
    // fixedDelay：执行间隔，根据上一次执行的结束时间来计算下一次的执行时间，取值以毫秒为单位
    // cron：使用cron表达式来配置执行时间
    // -- cron表达式的本质是一个字符串，此字符串中包括6~7个域，每个域的值之间使用空格分隔
    // -- cron表达式中的域从左至右依次是：秒 分 时 日 月 周 [年]
    // -- 各域的值可以使用通配符：
    // -- 使用星号（*）表示任意值
    // -- 使用问号（?）表示不关心此值，此通配符只能用于“日”和“周”所在的域
    // -- 在各个域中，可以使用减号表示连接的区间，例如在“月”所在的域使用 5-7 表示“从5至7”
    // -- 在各个域中，可以使用英文的逗号分隔多个值，表示满足列举的任意值均可，例如在“月”所在的域使用 1,3,5,7,9 表示1月或3月或5月或7月或9月均匹配
    // -- 在各个域中，数字值可以写成“x/y”的格式，表示此域的值为x时执行，且每间隔y再次执行，直至其它域的值不满足匹配
    // -- 更多内容可参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/573018560
    @Scheduled(fixedRate = 2 * 60 * 1000)
    public void rebuildListCache() {
        log.debug("开始执行【重建缓存中的类别列表】的计划任务");
        categoryService.rebuildListCache();
    }
    
}