Redis

1.什么是Redis
[2 Redis为什么这么快](#2 Redis为什么这么快)
3.Redis有哪些数据类型
- [3.1 string](#3.1 string)
- - [3.1.1 可以存储的值](#3.1.1 可以存储的值)
  - [3.1.2 操作](#3.1.2 操作)
  - [3.1.3 命令](#3.1.3 命令)
  - [3.1.4 使用场景](#3.1.4 使用场景)
- [3.2 List列表](#3.2 List列表)
- - [3.2.1 命令](#3.2.1 命令)
  - [3.2.2 使用技巧](#3.2.2 使用技巧)
  - [3.2.3 使用场景](#3.2.3 使用场景)
- [3.3 Set集合](#3.3 Set集合)
- - [3.3.1 命令](#3.3.1 命令)
  - [3.3.2 使用场景](#3.3.2 使用场景)
- [3.4 Zset集合](#3.4 Zset集合)
- - [3.4.1 特点](#3.4.1 特点)
  - [3.4.2 命令](#3.4.2 命令)
4.Redis实现Session共享
- [4.1 演示session不共享的情况](#4.1 演示session不共享的情况)
- [4.2 Redis实现session共享的具体操作(SpringBoot框架下演示)](#4.2 Redis实现session共享的具体操作(SpringBoot框架下演示))
- [4.3 优点](#4.3 优点)
5.Redis的16种常见应用场景
- [5.1 缓存](#5.1 缓存)
- [5.2 session共享](#5.2 session共享)
- [5.3 分布式锁](#5.3 分布式锁)
- - [5.3.1 方式一](#5.3.1 方式一)
6.SpringBoot整合Redis
- [6.1 依赖引入](#6.1 依赖引入)
- [6.2 API](#6.2 API)
- [6.3 配置文件](#6.3 配置文件)

1.什么是Redis

Redis是一个用C语言编写, 开源高性能非关系型(NoSQL)的键值对数据库
Redis五种基本数据类型

2 Redis为什么这么快

数据存在内存中: 内存的读写操作是磁盘(数据库)的一百倍左右
使用C语言实现: C语言更底层, 执行速度更快
单线程执行
- 没有多线程竞争锁的性能消耗。
- 没有多线程导致的切换而消耗CPU

3.Redis有哪些数据类型

3.1 string

3.1.1 可以存储的值

字符串
整数
浮点型

当我们将整数、浮点数存储为String类型时, Redis会将其转换为字符串形式(浮点数不会发生精度丢失)

3.1.2 操作

对字符串或者字符串的一部分进行操作
对整数、浮点数执行自增或者自减操作

3.1.3 命令

基本操作
- set (key) (value)：设置键值对
- setnx (key) (value)：设置键值对(防止覆盖)
  - 如果key存在, 不设置, 返回0
  - 如果key不存在, 设置, 返回1
- get(key): 获取key对应的value
- getset (key) (value): 先get再set, 返回旧值, 如果没有旧值则返回nil
- append (key) (value): 向指定的key的value后追加字符串
- del (key): 删除key
- strlen (key): 获得key对应值的字符串的长度
数字value的加减
- incr (key) ：value + 1
- decr (key)：value - 1
- incrby (key) (number)：value + number
- decrby (key) (number)：value - number
获取或者设置指定范围内的值
- getrange (key) (begin) (end) ：获取[begin,end]下标范围内的值，如果是(0,1)就是获取所有值
- setrange (key) (begin) (xxxx) ：从begin下标开始设置xxx值，将原有的替换掉
设置键值过期时间
- setex (key) (seconds) expire：设置键过期时间
- ttl (key) ：查看key剩余存活时间
同时设置或获取多个key-value
- mset (key1) (value1) (key2) (value2) ：用于同时设置一个或多个 key-value 对
- mget (key1) (key2) ：返回所有(一个或多个)给定 key 的值（如果某个key不存在，不存在的key返回null）
- msetnx(key1) (value1) (key2) (value2) ：当所有 key 都成功设置，返回 1 。如果有一个key设置失败，所有的key设置都会失败，返回 0 。原子操作

3.1.4 使用场景

1.缓存

最常见的使用场景, 主要得益于其高性能(内存操作)、灵活的数据结构(支持5种结构)等等

频繁读取的数据库查询: 当某个数据库查询被频繁执行, 可以将查询结果缓存到Redis中, 较少对数据库的访问
会话缓存: 将用户会话存储到Redis中, 特别是大规模的web应用, 这可以提高会话管理的性能和可扩展性
用户身份证验证信息缓存: 缓存用户的身份证令牌或者其他身份验证信息, 减少身份验证请求对数据库的负担
页面内存缓存: 对于动态生成的页面内容, 可以将完整的HTML缓存到Redis中, 降低渲染时间, 提高网站性能

哪些内容适合进行缓存

频繁访问: 通常是应用中频繁访问的数据
相对稳定: 在一段时间内不经常变化
持续时间长: 通常具备较长的生命周期

2.计数器

Redis是基于内存的键值对存储系统, 读写速度非常快, 性能很高, 能以非常低的延迟处理大量的计数请求, 同时Redis是单线程的, 一个命令执行完才会执行下一个, 不会出现线程安全问题

网站访问计数: 统计网站、特定页面的点击次数, 每当用户访问网站或点击某个页面时, 通过Redis的INCR递增
用户行为计数: 跟踪用户在应用中的各种行为, 例如发布文章、点赞、评论等. 对每种行为创建一个计数器, 可以方便记录用户活动
实时统计: 在实时应用中，需要快速地获取某个指标的实时统计数据，例如活跃用户数、实时销售额等。使用Redis的计数器可以很容易地实现这些实时统计。

3.session共享

session + redis实现session共享

3.2 List列表

List其实是双端链表, 使用List结构可以轻松实现消息排队功能, 它可以轻松的完成对链表首位的操作, 来实现各个数据结构的功能

3.2.1 命令

RPUSH (KEY) (VALUE): 将指定值推到列表右端
LPUSH (KEY) (VALUE): 将指定值推到列表左端
RPOP (KEY): 从列表右端弹出一个值, 并返回被弹出的值
LPOP (KEY): 从列表坐端弹出一个值, 并返回被弹出的值
LRANGE (KEY) 0 1: 获取列表在指定索引范围上的所有值(此处使用0 1演示)
LINDEX (KEY) 1: 通过索引获取列表中的元素(此处使用1演示)
LTRIM (KEY) 1 2: 对一个列表进行修剪, 让列表只保留指定区间内的元素, 不在指定区间之内的元素都被删除
BRPOP (key) 3: 阻塞式右端弹出操作

3.2.2 使用技巧

LPUSH + LPOP = Stack(栈) 先进后出
LPUSH + RPOP = Queue(队列) 先进先出
LPUSH + LTRIM = Capped Collection(有限集合)
LPUSH + BRPOP=Message Queue(消息队列）

3.2.3 使用场景

微博TimeLine: 有人发布微博, 用lpush加入时间轴, 展示新的列表信息
简易的消息队列(不支持重复消费、不支持消费确认等功能)

3.3 Set集合

Redis的Set是String类型的无序集合, 集合成员不可重复, 底层是通过哈希表实现

3.3.1 命令

SADD key value: 向集合添加一个或多个成员
SCARD key: 获取集合中的成员个数
SMEMBER key member: 返回集合中所有的成员
SISMEMBER key member: 判断member元素是否是集合中的成员

3.3.2 使用场景

标签(tag), 给用户添加标签, 或者用户给消息添加标签，这样有同一标签或者类似标签的可以给推荐关注的事或者关注的人。
点赞，或点踩，收藏等，可以放到set中实现

3.4 Zset集合

Zset和Set基本一致, 不过Zset的每个元素会关联一个double类型的权重参数(score), 使得集合中的元素可以按score进行有序排列

3.4.1 特点

有序集合的成员是唯一的, 但是分数score是可以重复的

3.4.2 命令

ZADD key score member [score member ...]: 将一个或多个成员及其分数值加入到有序集合中
ZREM key member [member ...]: 从有序集合中移除一个或多个成员
ZCARD key: 获取有序集合的成员数
ZRANGE key start end [WITHSCORES]: 按照socre从小到大的顺序, 返回有序集合中索引值在start和end范围内的成员以及其分数
ZREVRANGE key start end [WITHSCORES]: 按照socre从大到小的顺序, 返回有序集合中索引值在start和end范围内的成员以及其分数
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]: 返回有序集合中指定分数区间的成员, 按分值从小到大进行返回, LIMIT offset count用于限制返回结果的数量, 可以指定offset(偏移量)和count(返回的成员数量)
ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]: 返回有序集合中分数在给定范围内的所有成员，按分数从大到小排序。
ZREMRANGEBYRANK key start stop: 移除有序集合中给定排名范围内的所有成员。
ZREMRANGEBYSCORE key min max: 移除有序集合中给定分数范围内的所有成员。

4.Redis实现Session共享

session是存储在服务器内存中的, 不同服务器之间无法共享session

如果想要实现session共享, 解决思路: 一台服务器登录成功后, 生成的session存入共享介质中

4.1 演示session不共享的情况

有下面这段代码, 提供了两个接口, 一个往session中塞值, 一个从session中取值

java 复制代码

@GetMapping("set")
public ApiResponse<Void> set(HttpServletRequest request) {
    HttpSession session = request.getSession();
    session.setAttribute("name", "jack");
    return ApiResponse.success();
}

@GetMapping("get")
public ApiResponse<String> get(HttpServletRequest request) {
    HttpSession session = request.getSession();
    String name = (String)session.getAttribute("name");
    return ApiResponse.success(name);
}

我们启动两个服务, 端口分别为8090和8091(模拟两台服务器分别运行)

在不同的浏览器上分别访问这两个端口, 防止cookie覆盖
先访问8090端口的set接口, 再访问8090端口的get接口, 得到'jack'
换一个浏览器访问8091端口的get接口, 得到null

这个结果很直白的说明了两个服务器中的session是独立的

注意: 必须使用两个浏览器, 不然会导致cookie覆盖, 请求8091端口的get方法时, 得到的cookie会覆盖之前得到的cookie, 导致再访问8090端口的get方法, 携带的是8091端口返回的cookie

4.2 Redis实现session共享的具体操作(SpringBoot框架下演示)

引入redis依赖以及spring-session-data-redis(自动将session存储到redis)

xml 复制代码

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.boot/spring-boot-starter-data-redis -->
<dependency>
	<groupId>org.springframework.boot</groupId>
	<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
	<!-- <version>交给SpringBoot</version> -->
</dependency>
<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.springframework.session/spring-session-data-redis -->
<dependency>
	<groupId>org.springframework.session</groupId>
	<artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
	<!-- <version>交给SpringBoot</version> -->
</dependency>

在application.yml文件中配置连接redis和session相关配置

yml 复制代码

server:
  port: 8091
spring:
  # session配置
  session:
    timeout: 86400 # 设置session失效时间
    store-type: redis # 修改spring-session存储配置，默认存储到服务器内存中，现在设置存到redis中（关键）
  # redis配置
  redis:
    port: 6379 # redis的端口号
    host: 127.0.0.1 # 我的云服务器ip
    database: 0 # 设置存入redis的哪一个库（默认是0）

关键配置就一个: store-type: redis, 只要配置了这个, 那么代码中产生的session都会存放到redis中, 而非自己内存中

模拟单个会话, 多个服务器的场景, 使用同一个浏览器访问8090服务和8091服务, 首先访问8090服务的set接口, 再访问8090服务的get接口, 得到'jack'
紧接着, 使用同一个浏览器, 访问8091服务的get接口, 这样是为了保证两个请求属于同一个会话. 本次访问携带的cookie是访问8090服务时响应的cookie, 我们看看同一个cookie, 能不能在不同的服务中找到同一个session, 结果表明, 得到了"jack"

其实在我们第一个请求时, 就会生成session, 并将session存入了Redis, 我们可以通过Redis看到这个session的结构, 它是以Hash结构存储的

4.3 优点

使用redis依赖以及spring-session-data-redis实现多服务实例session共享的优点在于:

操作简单: 跟平常在servlet中操作session一样, 不需要知道怎么将session存入redis、session在redis中的存储结构是什么、怎么从redis中取session这一类的问题
性能高: redis是基于内存的, 读写速度很快, 通过将Session数据存储在Redis中，可以显著提高Session访问的速度，特别是在处理大量用户并发访问的情况下

5.Redis的16种常见应用场景

5.1 缓存

例如报表数据、明星热搜缓存、对象缓存、全页缓存、可以提升热点数据的访问数据.

5.2 session共享

如上例

5.3 分布式锁

多线程竞争同一资源时, 我们通常会使用锁机制(synchronized或者ReentrantLock)来保证线程安全, 但在微服务架构下, 多个服务同时对一条数据进行修改, 就不用使用这些方法了

通常我们会使用Redis来实现分布式锁, 因为Redis是一个单独的非业务服务, 不受其他业务的影响.

所有服务都可以向redis发送写入命令, 但只有一个可以写入成功, 那么这个写入成功的命令即获得了锁, 其他未成功写入的服务, 则进行其他处理

5.3.1 方式一

使用redis的setnx命令来实现分布式加锁

使用setnx命令进行加锁
- 如果key不存在, 就往redis中, 设置值, 并返回true

java 复制代码

@Service
public class RedisService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> template;

    // 分布式锁的Key, 类似于lock(Obj)中的Obj, 这个锁的唯一把钥匙
    private static final String REDIS_LOCK = "lock";

    public String redisLock() {
        try {
            /**
             * 加锁, 实质调用了setnx指令
             *    如果key不存在, 设置成功, 并返回true
             *    如果key存在, 设置失败, 并返回false
             * value可以使用随机值, 此处用0, 并不会影响锁
             */
            Boolean flag = template.opsForValue().setIfAbsent(REDIS_LOCK, "0");

            // 加锁失败, 执行相应业务
            if (!flag) {
                return "抢锁失败";
            }

            // ---------- 抢锁成功, 执行业务逻辑 ---------

            // ---------- 执行业务逻辑结束 --------------
            return "执行结束";
        } finally {
            // 需要在finally中释放锁, 这样即使执行业务逻辑时发生异常, 依旧可以释放锁
            template.delete(REDIS_LOCK);
        }
    }
}

6.SpringBoot整合Redis

Spring Boot 整合Redis

SpringDataRedis提供了统一API RedisTemplate来操作Redis, 支持Redis的发布订阅模式、Redis哨兵、Redis集群等等

6.1 依赖引入

xml 复制代码

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

<!-- redis依赖commons-pool 这个依赖一定要添加 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>

SpringDataRedis使用了Apache Commons Pool2作为连接池的实现, 重用数据库连接池, 提高性能和资源利用率

6.2 API

6.3 配置文件

yml 复制代码

spring:
  redis:
    # Redis服务器地址
    host: 19.1.5.11
    # Redis服务器端口号
    port: 6379
    # 使用的数据库索引，默认是0
    database: 0
    # 连接超时时间
    timeout: 1800000
     # 设置密码
    password: "123456"
    lettuce:
      pool:
        # 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制） 默认-1  
        max-wait: -1
        # 连接池中的最大空闲连接 默认8
        max-idle: 8
        # 连接池中的最小空闲连接 默认0
        min-idle: 0
        # 连接池最大连接数 默认8 ，负数表示没有限制
        max-active: 20