Springboot基于Redis的高性能分布式缓存数据库的实现与实例

一、引言

在现代的分布式系统和高并发应用中，缓存机制显得尤为重要。Redis作为一种开源（BSD许可）的内存键值存储，因其高性能、丰富的数据结构和多样化的应用场景，成为开发者们的首选。在这篇博客中，我们将详细介绍Redis的背景与概念，探讨其应用场景，并指导在Linux环境下安装Redis以及集成至Springboot项目中使用。

二、 Redis简介与概念

Redis简介

Redis（Remote Dictionary Server）是由Salvatore Sanfilippo于2009年开发的开源内存数据库。与传统的关系型数据库不同，Redis是一个内存中的数据结构存储系统，它不仅支持键-值数据，还支持丰富的数据结构如字符串(String)、哈希(Hash)、列表(List)、集合(Set)、有序集合(Sorted Set)等。

Redis的特点

高性能：Redis数据存储在内存中，读写速度极快。
多样的数据结构：支持字符串、哈希、集合、列表、有序集合等多种数据结构。
持久化：提供RDB快照和AOF两种持久化机制。
主从复制：支持数据复制，提供高可用性。
分布式特性：通过Redis Cluster实现数据的自动分片与高可用性。

三、 Redis的应用场景

缓存

Redis的高读写性能使其成为缓存解决方案的首选。将频繁访问的数据缓存起来，可以极大地提高系统的响应速度和吞吐量。如网站页面缓存、数据库查询结果缓存等。

会话存储

在分布式系统中，使用Redis存储用户会话信息可以确保跨服务器的一致性，提高系统规模化处理能力。

消息队列

Redis的列表（List）和发布/订阅（Pub/Sub）功能使其可以用来构建消息队列，高效处理异步任务。

分布式锁

利用Redis的SETNX（SET if Not eXists）命令可以实现分布式锁，确保多个客户端之间操作的互斥性。

计数器

Redis的原子操作特性非常适合构建各种计数器，如页面浏览量、商品库存等。

四、 Linux环境下安装Redis

bash 复制代码

#更新系统包管理器
sudo apt-get update

#安装构建工具和依赖，Redis是用C语言编写的，所以我们首先需要安装编译Redis所需的工具和依赖包。

sudo apt-get install build-essential tcl

#下载Redis源码
mkdir  /usr/local/redis

cd redis

wget http://download.redis.io/releases/redis-6.2.6.tar.gz

#解压并编译

tar xzf redis-6.2.6.tar.gz
cd redis-6.2.6
make

#运行测试

make test 

#安装Redis
sudo make install

#修改配置文件，
vi ./redis.conf

#添加或修改以下配置
bind 127.0.0.1 前面加#注释或者将127.0.0.1修改为0.0.0.0 哪些IP可访问
daemonize no修改为yes 后台启动
requirepass 去掉前面的#号，修改后面内容 为登录密码
protected-mode yes 修改为 no 可远程连接


#启动Redis服务器 默认情况下，Redis服务器会在端口6379上启动。

./bin/redis-server   ../redis.conf

bash 复制代码

#启动Redis客户端,打开另一终端窗口，使用redis-cli连接到Redis服务器。

./bin/redis-cli

简单操作示例

bash 复制代码

# 设置键值
set mykey "Hello, Redis!"
# 获取键值
get mykey

五、Springboot整合Redis

1.添加核心依赖

XML 复制代码

<dependency>
    <groupid>org.springframework.boot</groupid>
    <artifactid>spring-boot-starter-data-redis</artifactid>
</dependency>

2.Redis的yml配置设置

XML 复制代码

# 端口
server:
  port: 8008
spring:
  application:
    # 应用名称
    name: spring-boot-redis
  # redis 配置
  redis:
    host: 10.98.2.33
    #超时连接
    timeout: 1000ms
    jedis:
      pool:
        #最大连接数据库连接数,设 0 为没有限制
        max-active: 8
        #最大等待连接中的数量,设 0 为没有限制
        max-idle: 8
        #最大建立连接等待时间。如果超过此时间将接到异常。设为-1表示无限制。
        max-wait: -1ms
        #最小等待连接中的数量,设 0 为没有限制
        min-idle: 0

3.编写测试用例

java 复制代码

import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
@RestController
@RequestMapping("/redis")
public class RedisController {
    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate ;
    @RequestMapping("/setGet")
    public String setGet (){
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("user1","smile");
        return stringRedisTemplate.opsForValue().get("user1") ;
    }
    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate ;
    /**
     * 设置 Key 的有效期 10 秒
     */
    @RequestMapping("/setKeyTime")
    public String setKeyTime (){
        redisTemplate.opsForValue().set("timeKey","timeValue",10, TimeUnit.SECONDS);
        return "success" ;
    }
    @RequestMapping("/getTimeKey")
    public String getTimeKey (){
        // 这里 Key 过期后，返回的是字符串 'null'
        return String.valueOf(redisTemplate.opsForValue().get("timeKey")) ;
    }
}

4.自定义序列化配置类

java 复制代码

import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.lettuce.LettuceConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
import java.io.Serializable;
/**
 * Redis 配置
 */
@Configuration
public class RedisConfig {
    private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(RedisConfig.class) ;
    /**
     * 序列化配置
     */
    @Bean
    public RedisTemplate<string, serializable> redisTemplate
            (LettuceConnectionFactory  redisConnectionFactory) {
        LOGGER.info("RedisConfig == &gt;&gt; redisTemplate ");
        RedisTemplate<string, serializable> template = new RedisTemplate&lt;&gt;();
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return template;
    }
}

5.序列化配置类使用测试

java 复制代码

import com.boot.redis.entity.User;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.web.bind.annotation.RequestMapping;
import org.springframework.web.bind.annotation.RestController;
import javax.annotation.Resource;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
@RestController
@RequestMapping("/User")
public class UserController {
    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate ;
    @RequestMapping("/setUser")
    public String setUser (){
        User user = new User() ;
        user.setName("cicada");
        user.setAge(22);
        List<string> list = new ArrayList&lt;&gt;() ;
        list.add("小学");
        list.add("初中");
        list.add("高中");
        list.add("大学");
        user.setEducation(list);
        redisTemplate.opsForValue().set("userInfo",user);
        return "success" ;
    }
    @RequestMapping("/getUser")
    public User getUser (){
        return (User)redisTemplate.opsForValue().get("userInfo") ;
    }
}

结论：

Redis作为一种高性能的内存数据库，不仅适用于缓存场景，还可以应用于会话存储、消息队列、分布式锁和计数器等多个方面。通过本文的介绍，相信您对Redis有了一个全面的了解，并能够在Linux环境中成功安装和使用Redis。在实际项目中，合理使用Redis，可以显著提高系统的性能和可靠性。