Redis（基础）——学习笔记

Redis（基础）——学习笔记

• 一、什么是 NoSQL？
• 二、Redis 简介
• • 2.1 什么是Redis？应用场景？
  • 2.2 Redis 优点/应用场景
  • 2.3 CentOS7安装 Redis
  • 2.3 安装
  • • 2.3.1 前端启动（了解）
    • 2.3.2 后端启动（重点）
    • 2.3.3 客户端连接（掌握）
    • 2.3.4 远程访问 Redis 服务器
    • 2.3.5 设置redis密码
• 三、Redis 的数据结构
• • 3.1 String
  • 3.2 List
  • 3.3 Set
  • 3.4 ZSet
  • 3.5 Hash
• 四、Java 操作Redis
• 五、Spring Boot 使用Redis
• • 5.1 引入依赖
  • 5.2 application.yml配置redis
  • 5.3 自定义 Redis 配置类
  • 5.4 调用 RedisTemplate 的 API
• 六、Spring session（session共享）
• • 6.1 引入依赖
  • 6.2 application.yml配置spring session
  • 6.3 @EnableRedisHttpSession注解
  • 6.4 测试的类
  • 6.5 更改 Spring Session的序列化器
  • 5.5 Nginx负载均衡查看session共享
• 七、Redis工具类（自定义功能）

一、什么是 NoSQL？

  NoSQL(Not only SQL),“不仅仅是 SQL”, 泛指非关系型的数据库。NoSQL 不依赖业务逻辑方式存储，而以简单的 key-value 模式存储。因此大大的增加了数据库的扩展能力。

NoSQL 的代表

NoSQL 的存储格式可以是列式存储,key-value 存储，文档存储，各自的代表产品如下：
1）键值存储： Redis
2）列式存储： Hbase
3）文档型存储： MongoDB

二、Redis 简介 2.1 什么是Redis？应用场景？

  Redis 是一个高性能的(key/value)分布式内存数据库，基于内存运行 并支持持久化的NoSQL数据库，是当前最热门的NoSql数据库之一, 也被人们称为数据结构服务器。Redis 是一个开源（BSD 许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。 它支持多种类型的数据结构，如 字符串（string）， 散列（hash）， 列表（list）， 集合（set）， 有序集合（sorted set）。
  Redis 性能极高 – Redis 能读的速度是 110000 次/s,写的速度是 81000 次/s 。

2.2 Redis 优点/应用场景

优点：
  Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。 Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储 Redis支持数据的备份，即 master-slave模式的数据备份 。

应用场景：
  内存存储和持久化：redis支持异步将内存中的数据写到硬盘上，同时不影响继续服务 取最新N个数据的操作，如： 可以将最新的10条评论的ID放在Redis的List集合里面 模拟类似于HttpSession这种需要设定过期时间的功能 发布、 订阅消息系统 定时器、计数器 。查看详细应用场景

2.3 CentOS7安装 Redis 2.3 安装

1） 上传安装包到 Linux；

2） 解压到自己指定的目录；（我这里解压到 /root/javaDevEnv/modules）


3） cd到 /root/javaDevEnv/modules/redis目录，输入make 命令执行编译命令，接下来控制台会输出各种编译过程中输出的内容。（提示：安装 redis 需要先将官网下载的源码进行编译，编译依赖 gcc 环境，如果没有 gcc 环境，要先安装 gcc-c++(c 语言的环境),命令： yum -y install gcc-c++ 。如果已安装，可通过 gcc --version 查看版本。）

4） 安装；（在 redis 所在的目录执行命令）（执行完命令后会在redis的目录中生成一个bin目录，该目录中存放redis相关的重要的可执行文件）

make PREFIX=/root/javaDevEnv/modules/redis install

【提示】

1. 这里多了一个关键字 PREFIX= 这个关键字的作用是编译的时候用于指定程序存放的路径。比如我们现在就是指定了redis必须存放在/root/javaDevEnv/modules/redis目录。假设不添加该关键字Linux会将可执行文件存放在/usr/local/bin目录，库文件会存放在/usr/local/lib目录。配置文件会存放在/usr/local/etc目录。其他的资源文件会存放在usr/local/share目录。这里指定目录主要是为了后期维护方便。

2.3.1 前端启动（了解）

  在 bin 目录下执行 redis-server 即可启动服务器，会带 1 个界面。缺点是启动后，不能再进行其它操作。如要做其它操作，必须使用 Ctrl+C，此时 redis-server 结束，客户端就不能连接了。

2.3.2 后端启动（重点）

1） 修改redis.conf 配置文件


2） 执行 bin 下的 redis-server 时，带上 redis.conf 。

【提示】

1. 开启服务器：在 redis 目录下可使用 ./bin/redis-server redis.conf 来后台开启Redis服务器。
2. 关闭服务器：在 redis 目录下可使用 ./bin/redis-cli shutdown 来关闭Redis服务器。
3. 查看Redis服务器进程：ps -aux | grep redis。
4. 端口监听查看：netstat -lanp | grep 6379。

2.3.3 客户端连接（掌握）

  bin 目录下有 redis 的客户端，即 redis-cli（Redis Command Line Interface），它是 Redis 自带的基于命令行的 Redis 客户端。

执行 bin/redis-cli 即可连接(登录)redis 服务器。（quit命令或exit命令可退出终端）

  如果希望远程连接其它主机或者其它端口的 Redis 服务器，可以加上相应的参数，使用-h 设置远程主机的 ip，使用-p 设置远程主机的端口号。

  redis-cli 连上 redis 服务后，可以在命令行向 Redis 服务器发送命令。比如 PING 命令用来测试客户端与 Redis 服务器的连接是否正常，如果连接正常会收到回复 PONG。

2.3.4 远程访问 Redis 服务器

1） 开放端口 6379；

# 开启6379端口【然后重启防火墙，使放行的端口生效】
firewall-cmd --zone=public --add-port=6379/tcp --permanent
# 重启防火墙
firewall-cmd --reload

【提示】

1. 查看开启的端口列表：firewall-cmd --list-ports；

2） 修改配置文件 redis.conf ，一、注释掉 bind 127.0.0.1（任何 ip 都能远程连接 redis）。二、找到 protected-mode 这行, 将值 yes 改为 no。

【提示】

1. 可以输入“/protected-mode”在文件里搜索，改完后保存并退出。

3） 使用图形化工具连接redis服务器。
  首先要启动 redis 服务器。

[root@localhost redis]# ./bin/redis-server redis.conf

【提示】

1. 关闭redis服务器：./bin/redis-cli shutdown。

2.3.5 设置redis密码

【提示】后期补充。

三、Redis 的数据结构

Redis 中 key 是 String 类型，value 根据存储数据不同，有如下类型：

value 的数据类型	说明
String	字符串，最简单的 k-v 存储。
List	简单的 list，顺序列表，支持首位或者末尾插入数据。
Set	无序 list，查找速度快，适合交集、并集、差集处理。
Sorted Set	有序的 Set。
Hash	hash 格 式 ， value 为 field-value ， 适合ID-Detail 这样的场景。

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命令	说明
keys *	查找所有的key。（包括string，hash，list，set，zset）
del key[key ...]	删除指定key。
``
``	更多命令可查看：www.redis.cn

3.1 String

  String 是 redis 最基本的类型，一个 key 对应一个 value。String 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 String 可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。
  String 类型是 Redis 最基本的数据类型，String 类型的值最大能存储 512MB。

命令	说明
set key value	设定 key 持有指定的字符串 value，如果该 key 存在则进行覆盖操作。总是返回”OK”。 如果value中含有空格的话可以使用单引号''将整个value括起来。
get key	获取 key 的 value。 如果与该 key 关联的 value 不是 String 类型，redis将返回错误信息。 如果该 key 不存在，返回 null。
incr key	将指定的 key 的 value 原子性的递增 1。 如果该 key 不存在，其初始值为 0，在 incr 之后其值为 1。 如果 value 的值不能转成整型，如 hello，该操作将执行失败并返回相应的错误信息。
decr key	将指定的 key 的 value 原子性的递减 1。 如果该 key 不存在，其初始值为 0，在 decr 之后其值为-1。 如果 value 的值不能转成整型，如 hello，该操作将执行失败并返回相应的错误信息。
append key value	如果该 key 存在，则在原有的 value 后追加该值； 如果该key不存在，则重新创建一个 key/value。

3.2 List

  Redis 的列表相当于 Java 语言里面的 linkedList，是链表而不是数组 。这意味着list 的插入和删除操作非常快，时间复杂度为 O(1)，但是查找数据很慢，时间复杂度为 O(n) 。
  Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。在插入时，如果该键并不存在，Redis 将为该键创建一个新的链表。与此相反，如果链表中所有的元素均被移除 ，那么该键也将会被从数据库中删除。 List 中可以包含的最大元素数量是 4294967295。

命令	说明
lpush key value1 value2 ...	在指定的 key 所关联的 list 的头部插入所有的values。 如果该 key 不存在，该命令在插入的之前创建一个与该 key 关联的空链表，之后再向该链表的头部插入数据。 插入成功，返回元素的个数。
rpush key value1、value2 ...	在该 list 的尾部添加元素。 如果该key不存在则创建该key的链表，再插入数据。
lrange key start end	获取链表中从 start 到 end 的元素的值。（下标从0开始） start、end 可为负数，若为-1 则表示链表尾部的元素，-2 则表示倒数第二个，依次类推…
lpop key	返回并弹出（即删除）指定的 key 关联的链表中的第一个元素，即头部元素。
rpop key	从尾部弹出（即删除）元素。
llen key	返回指定的key关联的链表中的元素的数量。
lset key index value	设置链表中的 index 的脚标的元素值，0 代表链表的头元素，-1 代表链表的尾元素。

3.3 Set

  Redis 的 Set 是 string 类型的无序集合（集合中不允许有重复的元素）。集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。
  和 List 类型相比，Set 类型在功能上还存在着一个非常重要的特性，即在服务器端完成多个 Sets 之间的聚合计算操作，如 unions、intersections 和 differences。由于这些操作均在服务端完成，因此效率极高，而且也节省了大量的网络 IO 开销。

命令	说明
sadd key value、value2 ...	向 set 中添加数据，如果该 key 的值已有则不会重复添加 。
smembers key	获取 set 中所有的成员。
scard key	获取 set 中成员的数量。
sismember key value	判断参数中指定的成员（value）是否在该 set 中，1 表示存在，0 表示不存在或者该 key 本身就不存在。
srem key member1 member2 ...	删除 set 中指定的成员。
srandmember key	随机返回 set 中的一个成员。
sdiff key1 key2	返回 key1 与 key2 中相差的成员，而且与 key 的顺序有关。即返回差集。 即返回key1绑定的集合中key2绑定集合中没有的元素。
sdiffstore destination key1 key2	将 在key1中而不在key2中的元素存储在destination 上。
sinter key1 key2 ...	返回交集。
sinterstore destination key1 key2 ...	将返回的交集存储在 destination 上。（如果destination中有值的话将会被覆盖！）
sunion key1 key2 ...	返回并集。
sunionstore destination key1 key2 ...	将返回的并集存储在 destination 上。

3.4 ZSet

  Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

命令	说明
zadd key score member score2 member2 ...	将所有成员以及该成员的分数存放到 sorted-set 中 。
zcard key	获取集合中的成员数量。
zcount key min max	获取分数在[min,max]之间的成员数量。
zincrby key increment member	设置指定成员的增加的分数。返回增加后的分数。
zrange key start end[withscores]	获取集合中脚标为 start-end 的成员，[withscores]参数表明返回的成员包含其分数。end=-1：表示最后一个成员。 例如：获取key=ccbx，中从第一个成员到第2个成员的值并且同时输出分数：    zrange ccbx 0 2 withscores
zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]	返回分数在[min,max]的成员并按照分数从从低到高排序。 [withscores] ：显示分数； [limit offset count]：offset，表示从下表为offset的元素开始并返回count个成员。
zrank key member	返回成员在集合中的位置。（从0开始）
zrem key member ...	移出集合中指定的成员，可以指定多个成员。
zscore key member	返回指定成员的分数。

3.5 Hash

  Redis hash 是一个键值(key=>value)对集合。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。每一个Hash 可以存储 4294967295 个键值对。

命令	说明
hset key field value	为指定的key设定 field/value 对（键值对）。 多个属性也可以多次添加。（不太推荐）
hgetall key	获取key中所有的 field-vlaue 。
hget key field	返回指定的 key 中的 field 的值。
hmset key field1 value1 field2 value2 ...	设置 key 中的多个 filed/value 。
hmget key fileld1 field2 ...	获取 key 中的多个 filed 的值。
hexists key field	判断指定的 key 对应 hash 中的 filed 是否存在。（返回1：存在。返回0：不存在）
hdel key field[field ...]	删除指定 key 中一个或多个 field。（返回删除的数量）
hlen key	获取 key 所包含的 field 的数量。
hincrby key field increment	设置 key 中 filed 的值增加 increment（注意数据类型）。如：age增加 20。

四、Java 操作Redis

【备注】此部分后期补充。

五、Spring Boot 使用Redis 5.1 引入依赖

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



	org.apache.commons
	commons-pool2
	2.7.0

5.2 application.yml配置redis

# Redis 相关配置
spring:
  redis:
    host: 192.168.238.66 # Redis 服务器主机。
    port: 6379 # Redis 服务器端口。（默认：6379）
    database: 1 # 连接工厂使用的数据库索引。（默认：0）
    timeout: 30000 # 读取超时。（单位：毫秒）
    #可扩展的线程安全Redis客户端，用于同步、异步和反应式使用
    lettuce:
      pool: #Redis的池属性
        max-active: 20 #连接池的最大连接数，负数表示没有限制。
        max-wait: -1 #最大阻塞等待时间 (负数表示没限制）
        max-idle: 6 #最大空闲连接数量（负数表示没有限制）
        min-idle: 0 #最小连接数

5.3 自定义 Redis 配置类

package com.ccbx.config;

@Configuration
@EnableCaching
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {

    // 在给定对象和 Redis 存储中的底层二进制数据之间执行自动序列化/反序列化。
    // 如果使用自动配置类中的RedisTemplate对象，该对象默认对key和value都采用JDK序列化器来序列化
    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        // 构造一个新的RedisTemplate实例。（如果只是操作字符串，还可以用 StringRedisTemplate）
        RedisTemplate template = new RedisTemplate<>();
        // 设置连接工厂。
        template.setConnectionFactory(factory);
        // 使用Jackson2JsonRedisSerialize 替换默认的jdkSerializeable序列化
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
        //简单String到字节 []（和返回）序列化程序。
        StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
        // key采用String的序列化方式
        template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // value序列化方式采用jackson
        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        // hash的key也采用String的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
        // hash的value序列化方式采用jackson
        template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }

    //Spring 的中央缓存管理器 SPI。
    @Bean
    public CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory factory) {
        RedisSerializer redisSerializer = new StringRedisSerializer();
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        //解决查询缓存转换异常的问题
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
        // 配置序列化（解决乱码的问题）,过期时间 600 秒
        RedisCacheConfiguration config = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
                        .entryTtl(Duration.ofSeconds(600))
                        .serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair
                                .fromSerializer(redisSerializer))
                        .serializevaluesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.
                                fromSerializer(jackson2JsonRedisSerializer))
                        .disableCachingNullValues();
        RedisCacheManager cacheManager = RedisCacheManager.builder(factory).cacheDefaults(config).build();
        return cacheManager;
    }

}

5.4 调用 RedisTemplate 的 API

首先注入上面的自定义的Bean。

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

然后调用 redisTemplate 对象的相关命令，如下：

命令	说明
redisTemplate.boundValueOps(key)	操作 string
redisTemplate.boundListOps(key)	操作 list
redisTemplate.boundSetOps(key)	操作 set
redisTemplate.boundZSetOps(key)	操作 ZSet
redisTemplate.boundHashOps(key)	操作 Hash

【备注】如果只是操作字符串，还可以用 StringRedisTemplate。
 StringRedisTemplate 和 RedisTemplate 区别：

1. StringRedisTemplate 继承 RedisTemplate。
2. StringRedisTemplate 默认采用的是 String 的序列化策略(StringRedisSerializer)，保存的key和 value 都是采用此策略序列化保存的。
3. RedisTemplate 默认采用的是 JDK 的序列化策略(JdkSerializationRedisSerializer)，保存的key 和 value 都是采用此策略序列化保存的。

六、Spring session（session共享）

  使用Spring Session+Redis实现session共享。
  Session共享就是在分布式系统中，解决session不一致问题。当我们的应用需要两个或者两个以上的tomcat服务器来支撑时，就要考虑Session共享了。Session共享也叫Session同步或者Session一致性。
  Spring为我们提供了Spring Session进行管理我们的HttpSession。Spring session 是将HttpSession存放在Redis中，这样我们session就能在多个服务器共享了。Session共享的步骤如下：

6.1 引入依赖

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



	org.apache.commons
	commons-pool2
	2.9.0



	org.springframework.session
	spring-session-data-redis

6.2 application.yml配置spring session

spring:
  session:
    store-type: redis #会话的存储类型（ Redis 支持的会话）
  # Redis 相关配置（参考上面redis的配置）

6.3 @EnableRedisHttpSession注解

  @EnableRedisHttpSession注解：这个注解的主要作用是注册一个 SessionRepositoryFilter，这个 Filter 会拦截所有的请求，对 Session 进行操作，也就是开启 Session 共享功能。详细源码解析参考

@Configuration
@EnableRedisHttpSession(maxInactiveIntervalInSeconds = 24*60*60)
public class RedisSessionConfig {
	
}

属性	说明
maxInactiveIntervalInSeconds	设置 Session 失效时间。（单位：秒）
redisFlushMode	Redis 会话的刷新模式。（默认值为 ON_SAVE ）
cleanupCron	过期会话清理作业的 cron 表达式。 默认情况下每分钟运行一次。
redisNamespace	为键定义唯一的命名空间。 提示：该值用于通过将前缀从默认spring:session:更改为< redisNamespace>:来隔离会话。
saveMode	会话的保存模式。

6.4 测试的类

编写测试类：

@Controller
public class RedisSessionTestController {

	//跳转到登录页面
    @RequestMapping("/")
    public String tologin(HttpSession session,HttpServletRequest req, Model model){
        System.out.println("sessionID:"+session.getId()+"服务器端口号:"+req.getServerPort());
        return "login";
    }

    //列表页面
    @RequestMapping("tologin")
    public String productlist(HttpSession session, HttpServletRequest req){
        session.setAttribute("loginUser",new User("张良",22));
        System.out.println("sessionID:"+session.getId()+"服务器端口号:"+req.getServerPort());
        return "list";
    }
}

使用图形界面查看redis中存入的相关信息：

redis存储的session相关结构信息：

• spring:session:expirations:(Set 结构)：用户 ttl 过期时间记录 , 这个 key中的值是一个时间戳，根据这个 Session 过期时刻滚动至下一分钟而计算得出。这个 key 的过期时间为 Session 的最大过期时间 +5 分钟。
• spring:session:sessions:(Hash 结构)：sessionAttr：Attribute名， 存储 Session 的详细信息，包括 Session 的过期时间间隔、最后的访问时间、attributes 的值。这个 key 的过期时间为 Session 的最大过期时间 +5 分钟。
• spring:session:sessions:expires:(String 结构)：过期时间记录 : 这个 k-v 不存储任何有用数据，只是表示 Session 过期而设置。这个 key 在 Redis 中的过期时间即为 Session 的过期时间间隔。

6.5 更改 Spring Session的序列化器

  Spring Session 中默认的序列化器为（JdkSerializationRedisSerializer）,该序列化器效率低下,内存占用大。我们可以根据自己的需要更换其他序列化器,如 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化器。部分源码解析如下：（从@EnableRedisHttpSession注解开始查看）

RedisHttpSessionConfiguration.class（部分代码）

@Configuration(proxyBeanMethods = false)
public class RedisHttpSessionConfiguration extends SpringHttpSessionConfiguration
		implements BeanClassLoaderAware, EmbeddedValueResolverAware, importAware {
	
	//容器中查找注入默认的redis序列化器
	@Autowired(required = false)
	@Qualifier("springSessionDefaultRedisSerializer")
	public void setDefaultRedisSerializer(RedisSerializer