Redis

课程内容

Redis入门
Redis数据类型
Redis常用命令
在Java中操作Redis
Redis持久化机制

1. Redis入门

1.1 Redis简介

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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。

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下载与安装

1.2.1 Redis下载

Redis安装包分为windows版和Linux版：

Windows版下载地址：https://github.com/microsoftarchive/redis/releases
Linux版下载地址： https://download.redis.io/releases/

资料中已提供好的安装包：

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1.2.2 Redis安装

1）在Windows中安装Redis(项目中使用)

Redis的Windows版属于绿色软件，直接解压即可使用，解压后目录结构如下：

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Tomcat 8080
MySQL 3306
redis 6379

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2）在Linux中安装Redis(简单了解，后面linux课程中讲解)

在Linux系统安装Redis步骤：

将Redis安装包上传到Linux
解压安装包，命令：tar -zxvf redis-4.0.0.tar.gz -C /usr/local
安装Redis的依赖环境gcc，命令：yum install gcc-c++
进入/usr/local/redis-4.0.0，进行编译，命令：make
进入redis的src目录进行安装，命令：make install

安装后重点文件说明：

/usr/local/redis-4.0.0/src/redis-server：Redis服务启动脚本
/usr/local/redis-4.0.0/src/redis-cli：Redis客户端脚本
/usr/local/redis-4.0.0/redis.conf：Redis配置文件

1.3 Redis服务启动与停止

以window版Redis进行演示：

1.3.1 服务启动命令

redis-server.exe redis.windows.conf

Redis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。

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1.3.2 客户端连接命令

redis-cli.exe

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）

1.3.3 修改Redis配置文件

设置Redis服务密码，修改redis.windows.conf

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。

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

此时，-h 和 -p 参数可省略不写。

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1.3.4 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。

在当天资料中已提供安装包，直接安装即可。

安装完毕后，直接双击启动

新建连接

连接成功

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

2.2 各种数据类型特点

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解释说明：

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：

命令	含义
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
incr key	将key中存储的数字值加一
incrby key increment	将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment）
decr key	将 key 中储存的数字值减一
decrby key decrement	key 所储存的值减去给定的减量值（decrement）

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

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3.2 哈希操作命令

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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：

命令	含义
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
hmset key field1 value1 field2 value2	同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中
hmget key field1 field2	获取所有给定字段的值
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

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3.3 列表操作命令

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Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，常用命令：

命令	含义
lpush key value1 [value2]	将一个或多个值插入到列表头部
rpush key value1 [value2]	将一个或多个值插入到列表尾部
lrange key start stop	获取列表指定范围内的元素
lpop key	移出并获取列表的第一个元素
rpop key	移除并获取列表最后一个元素
BRPOP key1 [key2 ] timeout	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
llen key	获取列表长度
rpoplpush source dest	移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表并返回
brpoplpush source dest timeout	从列表中弹出一个值，将弹出的元素插入到另外一个列表中并返回它；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。

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3.4 集合操作命令

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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：

命令	含义
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
sdiff key1 [key2]	返回所有给定集合的差集
SREM key member1 [member2]	移除集合中一个或多个成员

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3.5 有序集合操作命令

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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：

命令	含义
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(分数从小到大)
zrevrange 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(分数从大到小)
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
zcard key	计算集合中元素的数量

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3.6 通用命令

3.6.1 客户端

Redis的通用命令是不分数据类型的，都可以使用的命令：

命令	含义
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
expire key timeout	设置指定key的超时时间
ttl key	查看key的剩余生存时间(time to live)
persist key	移除key的生存时间，转换成一个持久的key

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3.6.2 服务端

Redis的通用服务端命令是用来查看redis服务器相关信息的:

命令	含义
dbsize	获取当前数据库中key的数量
select db_number	切换到指定的数据库，数据库索引号 index 用数字值指定，以 0 作为起始索引值
flushdb	清空当前数据库的所有的key
flushall	清空所有数据库的所有的key
info	获取redis服务器的各种信息及统计数据
monitor	实时打印出redis服务器接收到的命令(调试用)

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图形化界面

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4. 在Java中操作Redis

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4.1 Redis的Java客户端

前面我们讲解了Redis的常用命令，这些命令是我们操作Redis的基础，那么我们在java程序中应该如何操作Redis呢？这就需要使用Redis的Java客户端，就如同我们使用JDBC操作MySQL数据库一样。

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。

我们重点学习Spring Data Redis。

4.2 Spring Data Redis

4.2.1 介绍

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

Spring Boot提供了对应的Starter，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

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value不同的类型，序列号方法不一样

key安装字符串序列号，value按jdk的序列号方式
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string数据类型

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list数据类型

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4.2.2 环境搭建

进入到sky-server模块

1). 创建SpringBoot工程, 勾选Redis、lombok、web开发的起步依赖

2). 配置Redis数据源

在application.yml中添加

sky:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password: 123456
    database: 0

解释说明：

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。

3). 编写配置类，创建RedisTemplate对象

package com.sky.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

@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。

4). 通过RedisTemplate对象操作Redis

在test下新建测试类

package com.sky.test;

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.*;

@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();
    }
}

测试：

说明RedisTemplate对象注入成功，并且通过该RedisTemplate对象获取操作5种数据类型相关对象。

上述环境搭建完毕后，接下来，我们就来具体对常见5种数据类型进行操作。

4.2.3 操作常见类型数据

1). 操作字符串类型数据

	/**
     * 操作字符串类型的数据
     */
    @Test
    public void testString(){
        // set get setex setnx
        redisTemplate.opsForValue().set("name","小明");
        String city = (String) redisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println(city);
        redisTemplate.opsForValue().set("code","1234",3, TimeUnit.MINUTES);
        redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock","1");
        redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock","2");
    }

2). 操作哈希类型数据

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

        hashOperations.put("100","name","tom");
        hashOperations.put("100","age","20");

        String name = (String) hashOperations.get("100", "name");
        System.out.println(name);

        Set keys = hashOperations.keys("100");
        System.out.println(keys);

        List values = hashOperations.values("100");
        System.out.println(values);

        hashOperations.delete("100","age");
    }

3). 操作列表类型数据

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

        listOperations.leftPushAll("mylist","a","b","c");
        listOperations.leftPush("mylist","d");

        List mylist = listOperations.range("mylist", 0, -1);
        System.out.println(mylist);

        listOperations.rightPop("mylist");

        Long size = listOperations.size("mylist");
        System.out.println(size);
    }

4). 操作集合类型数据

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

        setOperations.add("set1","a","b","c","d");
        setOperations.add("set2","a","b","x","y");

        Set members = setOperations.members("set1");
        System.out.println(members);

        Long size = setOperations.size("set1");
        System.out.println(size);

        Set intersect = setOperations.intersect("set1", "set2");
        System.out.println(intersect);

        Set union = setOperations.union("set1", "set2");
        System.out.println(union);

        setOperations.remove("set1","a","b");
    }

5). 操作有序集合类型数据

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

        zSetOperations.add("zset1","a",10);
        zSetOperations.add("zset1","b",12);
        zSetOperations.add("zset1","c",9);

        Set zset1 = zSetOperations.range("zset1", 0, -1);
        System.out.println(zset1);

        zSetOperations.incrementScore("zset1","c",10);

        zSetOperations.remove("zset1","a","b");
    }

6). 通用命令操作

	/**
     * 通用命令操作
     */
    @Test
    public void testCommon(){
        //keys exists type del
        Set keys = redisTemplate.keys("*");
        System.out.println(keys);

        Boolean name = redisTemplate.hasKey("name");
        Boolean set1 = redisTemplate.hasKey("set1");

        for (Object key : keys) {
            DataType type = redisTemplate.type(key);
            System.out.println(type.name());
        }

        redisTemplate.delete("mylist");
    }

保存对象序列化通用操作

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所有对象要实现序列化接口

5. Redis持久化进制

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有变化就把内存中的数据备份到rdb

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5.1.RDB持久化

RDB全称Redis Database Backup file（Redis数据备份文件），也被叫做Redis数据快照。简单来说就是把内存中的所有数据都记录到磁盘中。当Redis实例故障重启后，从磁盘读取快照文件，恢复数据。快照文件称为RDB文件，默认是保存在当前运行目录。

5.1.1.执行时机

RDB持久化在四种情况下会执行：

执行save命令
执行bgsave命令
Redis停机时
触发RDB条件时

1）save命令

执行下面的命令，可以立即执行一次RDB：

save

save命令会导致主进程执行RDB，这个过程中其它所有命令都会被阻塞。只有在数据迁移时可能用到。

2）bgsave命令

下面的命令可以异步执行RDB：

bgsave

这个命令执行后会开启独立进程完成RDB，主进程可以持续处理用户请求，不受影响。

3）停机时

Redis停机时会执行一次save命令，实现RDB持久化。

4）触发RDB条件

Redis内部有触发RDB的机制，可以在redis.conf文件中找到，格式如下：

# 900秒内，如果至少有1个key被修改，则执行bgsave ， 如果是save "" 则表示禁用RDB
save 900 1  
save 300 10  
save 60 10000

RDB的其它配置也可以在redis.conf文件中设置：

# 是否压缩 ,建议不开启，压缩也会消耗cpu，磁盘的话不值钱
rdbcompression yes

# RDB文件名称
dbfilename dump.rdb  

# 文件保存的路径目录
dir ./

5.1.2.小结

RDB会在什么时候执行？save 60 1000代表什么含义？

默认是服务停止时
代表60秒内至少执行1000次修改则触发RDB

RDB的缺点？

RDB执行间隔时间长，两次RDB之间写入数据有丢失的风险
写RDB文件比较耗时、耗费性能

5.2.AOF持久化

在这里插入图片描述

5.2.1.AOF原理

AOF全称为Append Only File（追加文件）。Redis处理的每一个写命令都会记录在AOF文件，可以看做是命令日志文件。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-OGLRQjfy-1691221712771)(assets/image-20230618011053694.png)]

5.2.2.AOF配置

AOF默认是关闭的，需要修改redis.windows.conf配置文件来开启AOF：

# 是否开启AOF功能，默认是no
appendonly yes
# AOF文件的名称
appendfilename "appendonly.aof"

AOF的命令记录的频率也可以通过redis.windows.conf文件来配：

# 表示每执行一次写命令，立即记录到AOF文件
appendfsync always 
# 写命令执行完先放入AOF缓冲区，然后表示每隔1秒将缓冲区数据写到AOF文件，是默认方案
appendfsync everysec 
# 写命令执行完先放入AOF缓冲区，由操作系统决定何时将缓冲区内容写回磁盘
appendfsync no

三种策略对比：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-cZxKEFPg-1691221712772)(assets/image-20230618011119435.png)]

5.2.3.AOF文件重写

因为是记录命令，AOF文件会比RDB文件大的多。而且AOF会记录对同一个key的多次写操作，但只有最后一次写操作才有意义。通过执行bgrewriteaof命令，可以让AOF文件执行重写功能，用最少的命令达到相同效果。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-b9G7ZQj5-1691221712774)(assets/image-20230618011133721.png)]

如图，AOF原本有三个命令，但是set num 123 和 set num 666都是对num的操作，第二次会覆盖第一次的值，因此第一个命令记录下来没有意义。

所以重写命令后，AOF文件内容就是：mset name jack num 666

Redis也会在触发阈值时自动去重写AOF文件。阈值也可以在redis.conf中配置：

# AOF文件比上次文件 增长超过多少百分比则触发重写
auto-aof-rewrite-percentage 100
# AOF文件体积最小多大以上才触发重写 
auto-aof-rewrite-min-size 64mb

5.3.RDB与AOF对比

RDB和AOF各有自己的优缺点，如果对数据安全性要求较高，在实际开发中往往会结合两者来使用。

维度	RDB	AOF
持久化方式	定时对整个内存做快照	记录每一次执行的命令
数据完整性	不完整，两次备份之间会丢失	相对完整，取决于刷盘策略
文件大小	会有压缩，文件体积小	记录命令，文件体积很大
宕机恢复速度	很快	慢
数据恢复优先级	低，因为数据完整性不如aof	高，因为数据完整性更高
系统资源占用	高，大量cpu和内存消耗	低，主要是磁盘io资源但aof重写时会占用大量cpu和内存资源
使用场景	可以容忍数分钟的数据丢失，追求更快的启动速度	对数据安全性要求较高常见