Redis 五大常用数据类型详解及 Java 客户端(RedisTemplate)操作实战

Redis 核心概念与 Spring Boot 整合实战

本文档详细记录了 Redis 的安装、核心概念、常用命令以及在 Spring Boot 项目中的整合与使用方式。

1. 环境安装与启动

1.1 安装 Redis (MacOS)

使用 Homebrew 进行安装：

bash 复制代码

brew install redis

1.2 启动服务

临时启动 （终端关闭后服务停止）：
bash 复制代码
```
redis-server
```
后台启动 （推荐，支持开机自启）：
bash 复制代码
```
brew services start redis
```

2. 核心概念

2.1 什么是 Redis？

Redis (Remote Dictionary Server) 是一个开源的、基于内存的非关系型数据库 (NoSQL)。

核心特点 ：
- 基于内存：读写速度极快，适合处理高并发请求。
- 键值存储 ：数据以 Key-Value 形式存储，Key 也就是字符串，Value 支持多种数据结构。
- 应用场景：缓存（热点数据）、消息队列、分布式锁、排行榜等。

2.2 五大常用数据类型

Redis 的 Value 通常支持以下五种数据结构：

数据结构	英文名称	核心特点	典型应用场景
字符串	String	最基础类型，可存储字符串、数字，支持自增/自减。	缓存用户信息、计数器（阅读量）、分布式 Session、分布式锁。
哈希	Hash	键值对的集合（类似 Java 的 `HashMap`），适合存储对象。	存储对象详情（如用户：姓名、年龄、手机号）。
列表	List	有序字符串集合（双向链表），支持两端操作。	简单消息队列、最新动态列表（朋友圈）、任务排队。
集合	Set	无序且唯一的字符串集合，支持交集、并集运算。	去重（点赞用户）、共同好友、抽奖（随机获取）。
有序集合	ZSet	有序且唯一，每个元素关联一个 `score` (分数) 用于排序。	排行榜（游戏战力、热搜）、带权重的队列。

图 1：Redis 五种基本数据类型示意图

3. 常用命令详解

3.1 字符串 (String)

redis 复制代码

# 设置 key 的值
SET key value

# 获取 key 的值
GET key

# 设置 key 的值，并指定过期时间 (单位: 秒)
# 场景: 验证码、缓存数据
SETEX key seconds value

# 只有在 key 不存在时设置值 (Set If Not Exists)
# 场景: 分布式锁
SETNX key value

3.2 哈希 (Hash)

Hash 特别适合用于存储对象。

redis 复制代码

# 设置哈希表 key 中的字段 field 的值为 value
HSET key field value

# 获取哈希表 key 中指定字段 field 的值
HGET key field

# 删除哈希表 key 中的一个或多个字段
HDEL key field

# 获取哈希表中所有的字段名
HKEYS key

# 获取哈希表中所有的字段值
HVALS key

3.3 列表 (List)

简单的字符串列表，按照插入顺序排序。

redis 复制代码

# 将一个或多个值插入到列表头部 (左侧)
LPUSH key value1 [value2]

# 获取列表指定范围内的元素 (0 -1 表示获取所有)
LRANGE key start stop

# 移除并获取列表最后一个元素 (右侧弹出)
RPOP key

# 获取列表长度
LLEN key

# 移出并获取列表的最后一个元素，如果列表为空则阻塞等待直到超时
# 场景: 阻塞队列
BRPOP key1 [key2] timeout

3.4 集合 (Set)

无序集合，成员唯一。

redis 复制代码

# 向集合添加一个或多个成员
SADD key member1 [member2]

# 返回集合中的所有成员
SMEMBERS key

# 获取集合的成员数
SCARD key

# 返回给定所有集合的交集
SINTER key1 [key2]

# 返回所有给定集合的并集
SUNION key1 [key2]

# 移除集合中一个或多个成员
SREM key member1 [member2]

3.5 有序集合 (Sorted Set / ZSet)

不允许重复成员，通过 score 排序。

redis 复制代码

# 向有序集合添加成员，同时指定分数
ZADD key score1 member1 [score2 member2]

# 通过索引区间返回有序集合中指定区间内的成员
# WITHSCORES: 同时返回分数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

# 对指定成员的分数加上增量 increment
ZINCRBY key increment member

# 移除有序集合中的一个或多个成员
ZREM key member [member ...]

3.6 通用命令

不区分数据类型，全局可用。

redis 复制代码

# 查找所有符合给定模式的 key (* 代表所有)
# 注意: 生产环境慎用，可能会阻塞服务器
KEYS pattern

# 检查给定 key 是否存在
EXISTS key

# 返回 key 所储存的值的类型
TYPE key

# 删除 key
DEL key

🔗 更多命令参考 ：Redis 中文网

4. Spring Boot 整合 Redis

在 Java 开发中，我们通常使用 Spring Data Redis ，它对底层的 Jedis 或 Lettuce 进行了高度封装，提供了 RedisTemplate 来简化操作。

4.1 引入依赖

在 pom.xml 中添加 Starter 依赖。

xml 复制代码

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

4.2 配置数据源

在 application.yml 或 application.properties 中配置连接信息。

图 2：Redis 连接配置示例 (建议将敏感信息放在 dev 配置文件中)

yaml 复制代码

spring:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password: yourpassword # 如果没有密码则留空
    database: 0 # 指定数据库索引

4.3 配置 RedisTemplate (关键步骤)

默认的 RedisTemplate 使用 JDK 序列化，会导致 Redis 中存储的 Key 和 Value 出现乱码（二进制字符），不便于查看。我们需要配置序列化器。 value不进行序列化，因为value可能是多种不同的数据类型

图 3：未配置序列化器时，Redis 中的乱码现象

配置类实现：

java 复制代码

@Configuration
@Slf4j
public class RedisConfiguration {

    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory){
        log.info("开始创建 Redis 模版对象...");
        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate();
        
        // 1. 设置连接工厂
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        // 2. 设置序列化器 (解决乱码问题)
        // Key 使用 String 序列化器
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        // Value 也使用 String 序列化器 (也可以使用 Jackson2JsonRedisSerializer 转 JSON)
        //redisTemplate.setValueSerializer(new StringRedisSerializer());
        
        return redisTemplate;
    }
}

图 4：Redis 配置类结构

5. 代码操作实战

通过单元测试演示 RedisTemplate 对五种数据类型的操作。

图 5：单元测试结构

5.1 操作字符串 (String)

java 复制代码

@Test
public void testString(){
    // opsForValue() 获取操作 String 类型的接口
    
    // 1. set: 设置值
    redisTemplate.opsForValue().set("city", "北京");
    
    // 2. get: 获取值
    Object city = redisTemplate.opsForValue().get("city");
    System.out.println(city);
    
    // 3. setex: 设置值并指定过期时间 (3分钟)
    redisTemplate.opsForValue().set("code", "1234", 3, TimeUnit.MINUTES);
    
    // 4. setnx: 如果 key 不存在才设置 (常用于分布式锁)
    redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", 1);
    redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", 2); // key 已存在，设置失败
}

5.2 操作哈希 (Hash)

java 复制代码

@Test
public void testHash(){
    // opsForHash() 获取操作 Hash 类型的接口
    HashOperations hashOperations = redisTemplate.opsForHash();
    
    // 1. hset: 存入字段
    hashOperations.put("user:100", "name", "tom");
    hashOperations.put("user:100", "age", "20");
    
    // 2. hget: 获取指定字段
    Object name = hashOperations.get("user:100", "name");
    System.out.println(name);
    
    // 3. hkeys: 获取所有 Key
    Set keys = hashOperations.keys("user:100");
    System.out.println(keys);
    
    // 4. hvals: 获取所有 Value
    List values = hashOperations.values("user:100");
    System.out.println(values);
    
    // 5. hdel: 删除字段
    hashOperations.delete("user:100", "age");
}

5.3 操作列表 (List)

java 复制代码

@Test
public void testList(){
    // opsForList() 获取操作 List 类型的接口
    ListOperations listOperations = redisTemplate.opsForList();
    
    // 1. lpush: 从左侧存入多个值
    listOperations.leftPushAll("mylist", "a", "b", "c");
    listOperations.leftPush("mylist", "d"); // 结果: d, a, b, c
    
    // 2. lrange: 获取范围内的元素 (0 到 -1 代表所有)
    List mylist = listOperations.range("mylist", 0, -1);
    System.out.println(mylist);
    
    // 3. rpop: 从右侧弹出一个元素
    listOperations.rightPop("mylist");
    
    // 4. llen: 获取列表长度
    Long size = listOperations.size("mylist");
    System.out.println(size);
}

5.4 操作集合 (Set)

java 复制代码

@Test
public void testSet(){
    // opsForSet() 获取操作 Set 类型的接口
    SetOperations setOperations = redisTemplate.opsForSet();
    
    // 1. sadd: 添加元素 (自动去重)
    setOperations.add("set1", "a", "b", "c", "d");
    setOperations.add("set2", "a", "b", "x", "y");
    
    // 2. smembers: 获取所有成员
    Set members = setOperations.members("set1");
    System.out.println(members);
    
    // 3. scard: 获取集合大小
    Long size = setOperations.size("set1");
    System.out.println(size);
    
    // 4. sinter: 求交集 (a, b)
    Set intersect = setOperations.intersect("set1", "set2");
    System.out.println(intersect);
    
    // 5. sunion: 求并集
    Set union = setOperations.union("set1", "set2");
    System.out.println(union);
    
    // 6. srem: 移除元素
    setOperations.remove("set1", "a", "b");
}

5.5 操作有序集合 (ZSet)

java 复制代码

@Test
public void testZset(){
    // opsForZSet() 获取操作 ZSet 类型的接口
    ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();
    
    // 1. zadd: 添加元素并指定分数
    zSetOperations.add("zset1", "a", 10);
    zSetOperations.add("zset1", "b", 12);
    zSetOperations.add("zset1", "c", 9);
    
    // 2. zrange: 获取所有元素 (默认按分数升序)
    Set zset1 = zSetOperations.range("zset1", 0, -1);
    System.out.println(zset1);
    
    // 3. zincrby: 增加指定元素的分数
    zSetOperations.incrementScore("zset1", "c", 10); // c 变为 19
    
    // 4. zrem: 移除元素
    zSetOperations.remove("zset1", "a", "b");
}

5.6 通用命令操作

java 复制代码

@Test
public void testCommon(){
    // 1. keys: 获取所有匹配的 key (生产环境慎用)
    Set keys = redisTemplate.keys("*");
    System.out.println(keys);
    
    // 2. hasKey: 判断 key 是否存在
    Boolean hasName = redisTemplate.hasKey("name");
    Boolean hasSet1 = redisTemplate.hasKey("set1");
    
    // 3. type: 获取 key 的类型
    for (Object key : keys) {
        DataType type = redisTemplate.type(key);
        System.out.println("Key: " + key + ", Type: " + type.name());
    }
    
    // 4. delete: 删除 key
    redisTemplate.delete("mylist");
}