Redis（B站黑马）学习笔记

01Redis基础

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前言

Redis（B站黑马）学习笔记 01Redis基础

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01Redis基础

初始Redis

认识NoSQL

传统关系型数据库是结构化数据，每一张表都有严格的约束信息：字段名.字段数据类型.字段约束等等信息，插入的数据必须遵守这些约束；

而NoSql则对数据库格式没有严格约束，往往形式松散，自由。可以是键值型（Key-Value），也可以是文档型（Document json形式的），甚至可以是图格式（Graph 不常用）

传统数据库的表与表之间往往存在关联，例如外键；而非关系型数据库不存在关联关系，要维护关系要么靠代码中的业务逻辑，要么靠数据之间的耦合；

传统关系型数据库会基于Sql语句做查询，语法有统一标准，只要是关系型数据库都可以用Sql语句查询，不管是MySQL还是Oracle都可以；

而不同的非关系数据库查询语法差异极大，五花八门各种各样；

传统关系型数据库能满足事务ACID的原则；而非关系型数据库往往不支持事务，或者不能严格保证ACID的特性，只能实现基本的一致性；

认识Redis

Redis诞生于2009年全称是Remote Dictionary Server 远程词典服务器，是一个基于内存的键值型NoSQL数据库。

Redis is an open source (BSD licensed), in-memory data structure store, used as a database, cache, andmessae broker，翻译为: Redis是一个开源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

Redis官方网址：https://redis.io/

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OPS(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

Redis 应用场景

• 缓存
• 任务队列
• 消息队列
• 分布式锁

安装Redis

Linux版安装

官网压缩包下载

在Linux系统安装Redis步骤

1.将Redis安装包上传到Linux

2.解压安装包，命令:tar -zxvf redis-7.0.10.tar.gz -C /export/server

3.安装Redis的依赖环境gcc，命令: yum install gcc-c++

4.进入/export/server/redis-7.0.10，进行 编译，命令: make

5.进入redis的src目录，进行安装，命令:make install

地址：https://redis.io/download/

运行redis服务和客户端

至此，redis安装完成。

使用yum下载（个人不推荐，找不到安装目录，配置文件都散着放的）

1.配置EPEL仓库

EPEL 的全称叫 Extra Packages for Enterprise Linux 。EPEL是由 Fedora 社区打造，为 RHEL 及衍生发行版如 CentOS、Scientific Linux 等提供高质量软件包的项目。装上了 EPEL之后，就相当于添加了一个第三方源。EPEL则为服务器版本提供大量的rpm包(yum程序所使用的程序安装包，类似Windows的exe)，而且大多数rpm包在官方 repository 中是找不到的。

# root执行
yum install -y epel-release

2.安装redis

# root执行
yum install -y redis

注意：当使用yum安装Redis时，Redis服务器程序的可执行文件通常被安装在/usr/bin/redis-server路径下，而命令行客户端程序则被安装在/usr/bin/redis-cli路径下。配置文件通常被放置在/etc/redis.conf

3.启动redis

第一种使用systemctl管控

# root执行
# 使用systemctl管控，服务名：redis
systemctl enable redis        # 开机自启
systemctl disable redis        # 关闭开机自启
systemctl start redis        # 启动
systemctl stop redis        # 关闭
systemctl status redis        # 查看状态

4.放行防火墙，redis使用端口6379

# 方式1（推荐），关闭防火墙
systemctl stop firewalld        # 关闭
systemctl disable firewalld        # 关闭开机自启

# 方式2，放行6379端口
firewall-cmd --add-port=6379/tcp --permanent        # 放行tcp规则下的6379端口，永久生效
firewall-cmd --reload

5.进入redis服务

# 执行redis-cli
[root@centos ~]# redis-cli
127.0.0.1:6379> set mykey hello
OK
127.0.0.1:6379> get mykey
"hello"
127.0.0.1:6379> 

至此，redis安装完成。

Windows版安装

windows版安装包下载地址：https://github.com/tporadowski/redis/releases（官网只有Linux版本的，其它版本都是大佬写的）

下载的安装包有两种形式，一种是一键安装的msi文件，还有一种是解压缩就能使用的zip文件，哪种形式都行，这里就不介绍安装过程了，本课程采用的是msi一键安装的msi文件进行安装的。

下载完成后直接双击运行进行安装（啥都没勾，只改了安装路径）

安装完成

服务端启动命令

• redis-server.exe redis.windows.conf

客户端启动命令

• redis-cli.exe

在文件路径输入cmd进入命令行窗口

输入redis-server.exe启动发现报错，原因是没有给配置文件。把配置文件加上，发现还是报错，这是windows版的小bug，我们再打开一个当前路径的cmd窗口，输入redis-cli启动客户端，输入shutdown命令然后再输入exit退出。重新输入redis-server.exe redis.windows.conf就能启动了

如果redis-server.exe redis.windows.conf不能正常启动就先redis-cli启动客户端输入shutdown后退出再启动就行。

redis配置

需要修改的相关配置，下面会详细解释

# 守护进程，修改为yes后即可后台运行
daemonize yes 
# 密码，设置后访问Redis必须输入密码
requirepass 123321
# 允许访问的地址，默认是127.0.0.1，会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问，生产环境不要设置为0.0.0.0
bind 0.0.0.0

后台启动

之前是通过霸屏的形式启动redis服务的，我们可以通过修改配置文件让其后台运行redis服务。配置文件所在位置，在redis安装目录下的redis.conf文件。

设置密码

（远程连接redis需要设置密码，否则无法远程连接）

vim打开redis.conf文件，修改为需要密码，并设置密码

重新启动redis服务就需要进行密码认证了

src/redis-cli -h localhost -p 6379  # -h后面是默认的，不写也是。
auth 123456  # 输入密码进行认证

src/redis-cli -h localhost -p 6379 -a 123456  # 加上密码进行连接

远程连接

vim打开redis.conf文件，注释掉bind 127.0.0.1或者将修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问，不然它只允许本地连接

重启redis服务

放行防火墙，否则外部无法访问，redis使用端口6379

# 方式1（推荐），关闭防火墙一劳永逸
systemctl stop firewalld        # 关闭
systemctl disable firewalld        # 关闭开机自启

# 方式2，放行6379端口
firewall-cmd --add-port=6379/tcp --permanent        # 放行tcp规则下的6379端口，永久生效
firewall-cmd --reload

测试远程连接（以windows为例）

在redis-cli.exe文件所在目录，输入cmd进入命令提示符窗口

输入：redis-cli.exe -h 'IP地址' -p '端口号' -a '密码'   进行连接

Redis常见命令

Redis数据结构介绍

Redis是一个key-value的数据库，key一般是String类型，不过value的类型多种多样：

Redis为了方便我们学习，将操作不同数据类型的命令也做了分组，在官网（ https://redis.io/commands ）可以查看到不同的命令：

也可在命令行查看帮助文档（不过没有官网详细）

Redis通用命令

通用指令是部分数据类型的，都可以使用的指令（不用专门记，要学会查看帮助文档），常见的有：

• KEYS：查看符合模板的所有key，不建议在生产环境设备上使用
• DEL：删除一个指定的key
• EXISTS：判断key是否存在
• EXPIRE：给一个key设置有效期，有效期到期时该key会被自动删除
• TTL：查看一个KEY的剩余有效期（返回-1表示永久有效，-2表示失效）

通过help [command] 可以查看一个命令的具体用法，例如：

String类型

String类型，也就是字符串类型，是Redis中最简单的存储类型。

其value是字符串，不过根据字符串的格式不同，又可以分为3类：

• string：普通字符串
• int：整数类型，可以做自增、自减操作
• float：浮点类型，可以做自增、自减操作

不管是哪种格式，底层都是字节数组形式存储，只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过512m.

String的常见命令有：

• SET：添加或者修改已经存在的一个String类型的键值对
• GET：根据key获取String类型的value
• MSET：批量添加多个String类型的键值对
• MGET：根据多个key获取多个String类型的value
• INCR：让一个整型的key自增1
• INCRBY:让一个整型的key自增并指定步长，例如：incrby num 2 让num值自增2
• INCRBYFLOAT：让一个浮点类型的数字自增并指定步长
• SETNX：添加一个String类型的键值对，前提是这个key不存在，否则不执行（真正的新增，不存在新增，存在则不新增）
• SETEX：添加一个String类型的键值对，并且指定有效期

Key的层级结构

Redis没有类似MySQL中的Table的概念，我们该如何区分不同类型的key呢？

• 例如，需要存储用户、商品信息到redis，有一个用户id是1，有一个商品id恰好也是1

key的结构

Redis的key允许有多个单词形成层级结构，多个单词之间用’:'隔开，格式如下：

这个格式并非固定，也可以根据自己的需求来删除或添加词条。

例如我们的项目名称叫 heima，有user和product两种不同类型的数据，我们可以这样定义key：

• user相关的key：heima:user:1
• product相关的key：heima:product:1

如果Value是一个Java对象，例如一个User对象，则可以将对象序列化为JSON字符串后存储：

在命令行窗口看不出什么，都跟字符串一样，我们切换到图形化窗口就能看到区别了。我们以冒号隔开时就自然形成了层级结构，这样看得就很舒服了

Hash类型

Hash类型，也叫散列，其value是一个无序字典，类似于Java中的HashMap结构。

String结构是将对象序列化为JSON字符串后存储，当需要修改对象某个字段时很不方便：

Hash结构可以将对象中的每个字段独立存储，可以针对单个字段做CRUD：

Hash类型的常见命令有：

• HSET key field value：添加或者修改hash类型key的field的值
• HGET key field：获取一个hash类型key的field的值
• HMSET：批量添加多个hash类型key的field的值
• HMGET：批量获取多个hash类型key的field的值
• HGETALL：获取一个hash类型的key中的所有的field和value
• HKEYS：获取一个hash类型的key中的所有的field
• HVALS：获取一个hash类型的key中的所有的value
• HINCRBY:让一个hash类型key的字段值自增并指定步长
• HSETNX：添加一个hash类型的key的field值，前提是这个field不存在，否则不执行

图形化界面中显示

List类型

Redis中的List类型与Java中的LinkedList类似，可以看做是一个双向链表结构。既可以支持正向检索和也可以支持反向检索。

特征也与LinkedList类似：

• 有序
• 元素可以重复
• 插入和删除快
• 查询速度一般

常用来存储一个有序数据，例如：朋友圈点赞列表，评论列表等。

List类型的常见命令有：

• LPUSH key element … ：向列表左侧插入一个或多个元素
• LPOP key：移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
• RPUSH key element … ：向列表右侧插入一个或多个元素
• RPOP key：移除并返回列表右侧的第一个元素
• LRANGE key star end：返回一段角标范围内的所有元素（0开始）
• BLPOP和BRPOP：与LPOP和RPOP类似，只不过在没有元素时等待指定时间（block阻塞），时间到还没有元素就返回nil，而不是直接返回nil

Set类型

Redis的Set结构与Java中的HashSet类似，可以看做是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表，因此具备与HashSet类似的特征：

• 无序
• 元素不可重复
• 查找快
• 支持交集、并集、差集等功能

String类型的常见命令有：

• SADD key member … ：向set中添加一个或多个元素
• SREM key member … : 移除set中的指定元素
• SCARD key： 返回set中元素的个数
• SISMEMBER key member：判断一个元素是否存在于set中
• SMEMBERS：获取set中的所有元素
• SINTER key1 key2 … ：求key1与key2的交集
• SDIFF key1 key2 … ：求key1与key2的差集
• SUNION key1 key2 …：求key1和key2的并集

案例：Set命令的练习

将下列数据用Redis的Set集合来存储：

• 张三的好友有：李四、王五、赵六
• 李四的好友有：王五、麻子、二狗

利用Set的命令实现下列功能：

• 计算张三的好友有几人
• 计算张三和李四有哪些共同好友
• 查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友
• 查询张三和李四的好友总共有哪些人
• 判断李四是否是张三的好友
• 判断张三是否是李四的好友
• 将李四从张三的好友列表中移除

SortedSet类型

Redis的SortedSet是一个可排序的set集合，与Java中的TreeSet有些类似，但底层数据结构却差别很大。SortedSet中的每一个元素都带有一个score属性，可以基于score属性对元素排序，底层的实现是一个跳表（SkipList）加 hash表。

SortedSet具备下列特性：

• 可排序
• 元素不重复
• 查询速度快

因为SortedSet的可排序特性，经常被用来实现排行榜这样的功能。

SortedSet类型的常见命令有：

• ZADD key score member：添加一个或多个元素到sorted set ，如果已经存在则更新其score值
• ZREM key member：删除sorted set中的一个指定元素
• ZSCORE key member : 获取sorted set中的指定元素的score值
• ZRANK key member：获取sorted set 中的指定元素的排名
• ZCARD key：获取sorted set中的元素个数
• ZCOUNT key min max：统计score值在给定范围内的所有元素的个数
• ZINCRBY key increment member：让sorted set中的指定元素自增，步长为指定的increment值
• ZRANGE key min max：按照score排序后，获取指定排名范围内的元素
• ZRANGEBYSCORE key min max：按照score排序后，获取指定score范围内的元素
• ZDIFF、ZINTER、ZUNION：求差集、交集、并集

注意：所有的排名默认都是升序，如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可

案例：SortedSet命令练习

将班级的下列学生得分存入Redis的SortedSet中：

Jack 85, Lucy 89, Rose 82, Tom 95, Jerry 78, Amy 92, Miles 76

• 并实现下列功能：
• 删除Tom同学
• 获取Amy同学的分数
• 获取Rose同学的排名
• 查询80分以下有几个学生
• 给Amy同学加2分
• 查出成绩前3名的同学
• 查出成绩80分以下的所有同学

Redis的Java客户端

在Redis官网中提供了各种语言的客户端，地址：https://redis.io/clients

Jedis客户端

以Redis命令作为方法名称，学习成本低，简单实用。但是Jedis实例是线程不安全的，多线程环境下需要基于连接池来使用

Jedis快速入门

Jedis的官网地址： https://github.com/redis/jedis，我们先来个快速入门：（以下也是按官网的快速入门操作的，可以直接看官网的）

1.引入依赖：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>4.3.0</version>
</dependency>

2.建立连接：

@BeforeEach
void setUp(){
    // 1.建立连接
    jedis = new Jedis("192.168.81.130", 6379);
    // 2.设置密码
    jedis.auth("123456");
    // 3.选择库
    jedis.select(0);
}

3.测试String：

@Test
void testString(){
    // 存入数据
    String result = jedis.set("name", "张三");
    System.out.println("result = " + result);
    // 获取数据
    String name = jedis.get("name");
    System.out.println("name = " + name);
}

4.释放资源：

@AfterEach
void tearDown(){
    // 释放资源
    if (jedis != null){
        jedis.close();
    }
}

创建maven工程，导入依赖

快速入门操作

测试hash类型数据（都是一样的，以Redis命令作为方法名称）

Jedis的连接池

Jedis本身是线程不安全的，并且频繁的创建和销毁连接会有性能损耗，因此推荐大家使用Jedis连接池代替Jedis的直连方式。

public class JedisConnectionFactory {
    private static final JedisPool jedisPool;

    static {
        JedisPoolConfig jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
        // 最大连接
        jedisPoolConfig.setMaxTotal(8);
        // 最大空闲连接
        jedisPoolConfig.setMaxIdle(8);
        // 最小空闲连接
        jedisPoolConfig.setMinIdle(0);
        // 设置最长等待时间， ms
        jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(200);
        jedisPool=new JedisPool(jedisPoolConfig, "192.168.81.130", 6379,
                1000, "123456");
    }

    // 获取Jedis对象
    public static Jedis getJedis(){
        return jedisPool.getResource();
    }
}

SpringDataRedis客户端

SpringData是Spring中数据操作的模块，包含对各种数据库的集成，其中对Redis的集成模块就叫做SpringDataRedis，官网地址：https://spring.io/projects/spring-data-redis

• 提供了对不同Redis客户端的整合（Lettuce和Jedis）
• 提供了RedisTemplate统一API来操作Redis
• 支持Redis的发布订阅模型
• 支持Redis哨兵和Redis集群
• 支持基于Lettuce的响应式编程
• 支持基于JDK、JSON、字符串、Spring对象的数据序列化及反序列化
• 支持基于Redis的JDKCollection实现

RedisTemplate

SpringDataRedis中提供了RedisTemplate工具类，其中封装了各种对Redis的操作。并且将不同数据类型的操作API封装到了不同的类型中：

SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持，使用非常简单：

1.引入依赖

<!--springboot整合redis-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!--连接池依赖（Lettuce/Jedis底层都会基于commons-pool实现连接池效果）-->
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>

2.配置文件

spring:
  redis:
    host: 192.168.81.130
    port: 6379
    password: 123456
    lettuce:  
      pool:  # 不配置pool默认不生效
        max-active: 8  # 最大连接
        max-idle: 8  # 最大空闲连接
        min-idle: 0  # 最小空闲连接
        max-wait: 100 # 连接等待时间
        

3.注入RedisTemplate

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

4.编写测试

@Test
void testString() {
    // 写入一条String类型
    ValueOperations ops = redisTemplate.opsForValue();
    ops.set("name", "张三");
    // 获取string数据
    Object name = ops.get("name");
    System.out.println("name = " + name);
}

SpringDataRedis的序列化方式

前面我们在idea中set了一些数据，我们可以在redis-cli中获取试试，会发现获取到的是nil空；那在redis-cli中set同样的name去idea获取试试，会发现获取到的还是原来的张三。

因为RedisTemplate是以对象为操作的基本单元，而redis里是以字符串操作为基本单元，因此当操作的数据以对象的形式存在时，会进行转码。它可以接收任意Object作为值写入Redis，只不过写入前会把Object序列化为字节形式，默认是采用JDK序列化，得到的结果是这样的：（key和value都被转码了，所以操作的不是同一个key）

缺点：

• 可读性差
• 内存占用较大

我们可以自定义RedisTemplate的序列化方式，实现自动序列化与反序列化，代码如下：

/**
 * 自定义RedisTemplate的序列化方式，实现自动序列化与反序列化
 */
@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory){
        // 创建Template
        RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
        // 设置连接工厂
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        // 设置序列化工具（可根据业务需求更换序列化工具，如FastJson等）
        GenericJackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
        //Jackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        // key和 hashKey采用 string序列化
        template.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
        template.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
        // value和 hashValue采用 JSON序列化
        template.setValueSerializer(jsonRedisSerializer);
        template.setHashValueSerializer(jsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;

    }
}

记得添加Jackson的依赖（SpringWeb中集成了Jackson，所以一般web开发不用添加）

<dependency>
    <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
    <artifactId>jackson-databind</artifactId>
</dependency>

测试运行

同样可以存储对象数据，它会实现自动序列化与反序列化

StringRedisTemplate

尽管JSON的序列化方式可以满足我们的需求，但依然存在一些问题，如图：

为了在反序列化时知道对象的类型，JSON序列化器会将类的class类型写入json结果中，存入Redis，会带来额外的内存开销。

为了节省内存空间，我们并不会使用JSON序列化器来处理value，而是统一使用String序列化器，要求只能存储String类型的key和value。当需要存储Java对象时，手动完成对象的序列化和反序列化。（后面有补充如何使用FastJson手动选择是否加入类的class类型）

springboot整合redis时提供了专用的API接口StringRedisTemplate，可以理解为这是RedisTemplate的一种指定数据泛型的操作API，它的key和value的序列化方式默认就是String方式。省去了我们自定义RedisTemplate的过程：

@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

// JSON工具
private static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

@Test
void testStringTemplate() throws JsonProcessingException {

    // 准备对象
    User user = new User("张三", 20);

    // 手动序列化
    String json = mapper.writeValueAsString(user);

    // 写入一条数据到redis
    ValueOperations<String, String> ops = stringRedisTemplate.opsForValue();
    ops.set("name:200", json);

    // 读取数据
    String val = ops.get("name:200");
    User user1 = mapper.readValue(val, User.class);
    System.out.println("user1 = " + user1);
}

使用FastJson实现序列化与反序列化

前面我们有提到可根据业务需求更换序列化工具，这里讲解如何使用FastJson实现序列化与反序列化。该方法可以手动选择是否将类的class类型写入json结果中，存入Redis，不写入就不会带来额外的内存开销。

同样，如果我们使用redis做缓存的话同样可以使用这个自定义RedisTemplate的序列化方式，使用注解和redisTemplate就可以搭配一起处理了。

这里提供使用阿里巴巴FastJson的序列化工具，其中RedisConfig中配置的cacheManager是SpringBoot整合Redis缓存使用的，用于自动将注解实现的缓存进行序列化与反序列化

有道云笔记内下载：https://note.youdao.com/s/A9KL4xMe（笔记内这个小结的地方可以下载）

添加FastJson依赖

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/com.alibaba/fastjson -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.75</version>
</dependency>

JSON.toJSONString(t, SerializerFeature.WriteClassName)方法介绍：

该代码是使用Fastjson库将Java对象t序列化为JSON字符串，并启用了WriteClassName选项。在默认情况下，Fastjson只会序列化Java对象的属性值，而不会包含类型信息。如果需要将类型信息也一并序列化到JSON字符串中，则可以使用WriteClassName选项，它会在JSON字符串中增加一个特别的属性@type，用于表示序列化对象的类型。这样，在反序列化时Fastjson就能根据@type属性恢复原来的Java对象类型。其余相关参数请看官网

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注：

该内容是根据B站黑马程序员学习时所记，相关资料可在B站查询：黑马程序员Redis入门到实战教程，深度透析redis底层原理+redis分布式锁+企业解决方案+黑马点评实战项目