【苍穹外卖】Day05 Redis快速入门

一、Redis 概述

1.1 什么是 Redis

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的、基于内存的高性能 Key-Value 数据库。

|----------|--------------|-----------|
| 特性 | Redis | MySQL |
| 存储介质 | 内存（RAM） | 磁盘（Disk） |
| 数据结构 | Key-Value | 二维表（关系型） |
| 读写性能 | 极高（10万+ QPS） | 中等 |
| 持久化 | 支持（RDB/AOF） | 天然支持 |
| 适用场景 | 缓存、会话、实时数据 | 事务性数据存储 |

1.2 核心优势

• ⚡ 高性能：纯内存操作，读写速度极快（10万次/秒以上）
• 🎯 适合热点数据：短时间内被高频访问的数据（热点商品、资讯、新闻、排行榜等）
• 💾 数据类型丰富：支持字符串、哈希、列表、集合、有序集合等
• 🔄 持久化机制：支持 RDB 快照和 AOF 日志，防止数据丢失
• 📊 原子操作：所有操作都是原子性的，支持事务

---

二、数据类型详解

2.1 基础结构

Key（字符串） → Value（五种数据类型）

2.2 五种常用数据类型对比

|------------|------------|-----------------------|---------------------|------------|
| 数据类型 | 结构描述 | Java 类比 | 适用场景 | 最大容量 |
| String | 二进制安全字符串 | String | 缓存、计数器、分布式锁、Session | 512 MB |
| Hash | 键值对集合 | HashMap | 存储对象（用户信息、商品信息） | 2³²-1 个键值对 |
| List | 双向链表，有序可重复 | LinkedList | 消息队列、时间线、最新列表 | 2³²-1 个元素 |
| Set | 无序集合，唯一不重复 | HashSet | 标签、共同好友、去重 | 2³²-1 个成员 |
| ZSet | 有序集合，带分数排序 | TreeSet + HashMap | 排行榜、延迟队列、权重排序 | 2³²-1 个成员 |

📌 String（字符串）

# 基础操作
SET user:1001 "张三"
GET user:1001
SETEX session:abc 3600 "login_data"  # 设置过期时间（秒）
INCR view_count:article:123          # 原子自增

特点：二进制安全，可存储图片、序列化对象、JSON 字符串等任意数据

📌 Hash（哈希/散列）

# 存储对象
HSET user:1001 name "张三" age 25 city "北京"
HGET user:1001 name
HGETALL user:1001                    # 获取所有字段

优势：比 String 更节省内存，适合存储对象属性

📌 List（列表）

# 双向链表操作
LPUSH news:list "头条新闻"            # 左侧插入（最新）
RPUSH news:list "旧新闻"              # 右侧插入（最旧）
LRANGE news:list 0 9                  # 获取前10条（分页）
LPOP news:list                        # 左侧弹出（消费）

特点：支持阻塞读取（BLPOP/BRPOP），可实现简单消息队列

📌 Set（集合）

# 无序唯一集合
SADD tags:article:123 "Java" "Redis" "后端"
SISMEMBER tags:article:123 "Java"     # 判断是否包含
SINTER user:1001:follows user:1002:follows  # 共同关注（交集）

特点：基于哈希表实现，增删查复杂度都是 O(1)

📌 ZSet（Sorted Set / 有序集合）

# 带权重的有序集合
ZADD leaderboard 100 "player:张三" 85 "player:李四" 120 "player:王五"
ZRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES     # 升序取前3名（分数低到高）
ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES  # 降序取前3名（排行榜）
ZINCRBY leaderboard 10 "player:张三"  # 增加分数

关键：每个元素关联一个 double 类型的 score，按 score 排序；成员唯一，但 score 可重复

---

三、常用命令速查

key-value结构

key是字符串类型

value有五种常用的数据类型：

字符串(string)

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，一个键最大能存储512MB。

哈希(hash) 也叫散列，类似于Java的HashMap, 适合存储对象

列表(list) 按照插入顺序排序，可以有重复元素，类似于Java中的LinkedList。你可以添加一个元素导列表的头部（左边）或者尾部（右边）。

三、常用命令速查

📚 完整命令参考：Redis 命令中心

|------------|----------------------------------------------------------------------------|
| 操作类型 | 常用命令 |
| 键操作 | KEYS pattern, EXISTS key, DEL key , EXPIRE key seconds, TTL key |
| String | SET, GET, MSET, MGET, INCR, DECR , APPEND |
| Hash | HSET, HGET, HMSET, HGETALL, HDEL , HINCRBY |
| List | LPUSH, RPUSH, LPOP, RPOP, LRANGE , LLEN, LINDEX |
| Set | SADD, SREM, SMEMBERS, SISMEMBER , SINTER, SUNION, SCARD |
| ZSet | ZADD, ZRANGE, ZREVRANGE , ZRANGEBYSCORE, ZREM, ZCARD, ZSCORE |
| 事务 | MULTI, EXEC, DISCARD, WATCH |
| 持久化 | SAVE, BGSAVE, LASTSAVE |

---

四、Spring Data Redis 实战

4.1 快速开始

步骤 1：添加 Maven 依赖

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

步骤 2：配置数据源（application.yml）

//application.yml
spring:
  profiles:
    active: dev
  redis:
    host: ${sky.redis.host}
    port: ${sky.redis.port}
    database: ${sky.redis.database}

//application-dev.yaml
sky:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password:      # 如有密码
    database: 0    # 默认数据库

步骤 3：配置 RedisTemplate（⚠️ 关键）

@Slf4j
@Configuration
public class RedisConfiguration {

    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        log.info("创建RedisTemplate对象...");

        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate();
        // 设置redis的连接工厂对象
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        // 设置redis key的序列化器
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        return redisTemplate;
    }
}

步骤 4：使用 RedisTemplate

@Service
public class RedisService {
    
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
    
    // String 操作
    public void setString(String key, Object value) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, Duration.ofHours(1));
    }
    
    // Hash 操作（适合存对象）
    public void setHash(String key, String field, Object value) {
        redisTemplate.opsForHash().put(key, field, value);
    }
    
    // List 操作
    public void pushToList(String key, Object value) {
        redisTemplate.opsForList().leftPush(key, value);
    }
}

4.2 序列化器详解

序列化器是 Redis 客户端用来将 Java 对象转换为字节流（用于存储到 Redis）以及将字节流转换回 Java 对象（从 Redis 读取时）的工具。

|--------------------------------------|--------------|--------------------|
| 序列化器 | 说明 | 适用场景 |
| StringRedisSerializer | 字符串序列化 | Key 的序列化（可读性好） |
| GenericJackson2JsonRedisSerializer | JSON 格式 | Value 的序列化（跨语言、可读） |
| JdkSerializationRedisSerializer | Java 原生序列化 | 默认，但不推荐（二进制不可读） |
| GenericToStringSerializer | 转 String 序列化 | 简单数值类型 |

💡 建议 ：Key 用 StringRedisSerializer，Value 用 GenericJackson2JsonRedisSerializer，避免内存中出现 \xac\xed\x00 这样的乱码前缀。

---

五、典型应用场景

店铺营业状态存储（热点数据案例）

进到苍穹外卖后台，显示餐厅的营业状态，营业状态分为营业中 和打烊中，若当前餐厅处于营业状态，自动接收任何订单，客户可在小程序进行下单操作；若当前餐厅处于打烊状态，不接受任何订单，客户便无法在小程序进行下单操作。

场景分析：

• 营业状态被客户端频繁查询（每次进入首页都要请求）
• 数据量小（只是一个状态值：0/1）
• 需要快速响应

接口设计：

• 设置营业状态
• 管理端查询营业状态
• 用户端查询营业状态

注：从技术层面分析，其实管理端和用户端查询营业状态时，可通过一个接口去实现即可。因为营业状态是一致的。但是，本项目约定：

• 管理端发出的请求，统一使用/admin作为前缀。
• 用户端发出的请求，统一使用/user作为前缀。

因为访问路径不一致，故分为两个接口实现。

管理端：

@RestController("adminShopController")
@RequestMapping("/admin/shop")
@Api(tags = "店铺相关接口")
@Slf4j
public class ShopController {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 设置营业状态
     * @param status
     * @return
     */
    @PutMapping("/{status}")
    @ApiOperation("设置营业状态")
    public Result setStatus(@PathVariable Integer status) {
        log.info("设置店铺营业状态:{}", status == 1 ? "营业中" : "打烊中");
        redisTemplate.opsForValue().set("SHOP_STATUS", status);
        return Result.success();
    }

    /**
     * 获取营业状态
     * @return
     */
    @ApiOperation("获取营业状态")
    @GetMapping("/status")
    public Result<Integer> getStatus() {
        Integer status = (Integer)redisTemplate.opsForValue().get("SHOP_STATUS");
        log.info("获取营业状态:{}", status == 1 ? "营业中" : "打烊中");
        return Result.success(status);
    }
}

用户端：

@RestController("userShopController")
@RequestMapping("/user/shop")
@Api(tags = "店铺相关接口")
@Slf4j
public class ShopController {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 获取营业状态
     * @return
     */
    @ApiOperation("获取营业状态")
    @GetMapping("/status")
    public Result<Integer> getStatus() {
        Integer status = (Integer)redisTemplate.opsForValue().get("SHOP_STATUS");
        log.info("获取营业状态:{}", status == 1 ? "营业中" : "打烊中");
        return Result.success(status);
    }
}

---

六、Spring Boot 开发技巧

6.1 Controller 命名冲突解决

问题 ：管理端和用户端都有 ShopController，Spring Bean 名称冲突。

// 管理端
@RestController("adminShopController")  // ✅ 指定 Bean 名称
@RequestMapping("/admin/shop")
public class ShopController {
    // ...
}

// 用户端  
@RestController("userShopController")   // ✅ 指定不同名称
@RequestMapping("/user/shop")
public class ShopController {
    // ...
}

原理：

• Spring 默认使用类名首字母小写 作为 Bean 名称（shopController）
• 同名类会产生冲突，通过 @RestController("指定名称") 显式命名
• 便于 @Autowired 精确注入，提高代码可维护性

6.2 Knife4j 接口文档分组配置

需求：将管理端和用户端接口分离展示，方便前后端协作。

/**
 * 通过knife4j生成接口文档
 *
 * @return
 */
@Bean
public Docket docket() {
    log.info("开始创建knife4j接口文档...");
    ApiInfo apiInfo = new ApiInfoBuilder()
            .title("苍穹外卖项目接口文档")
            .version("2.0")
            .description("苍穹外卖项目接口文档")
            .build();
    Docket docket = new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2)
            .groupName("苍穹外卖管理端")
            .apiInfo(apiInfo)
            .select()
            .apis(RequestHandlerSelectors.basePackage("com.sky.controller.admin"))
            .paths(PathSelectors.any())
            .build();
    return docket;
}

/**
 * 通过knife4j生成接口文档
 *
 * @return
 */
@Bean
public Docket docket2() {
    log.info("开始创建knife4j接口文档...");
    ApiInfo apiInfo = new ApiInfoBuilder()
            .title("苍穹外卖项目接口文档")
            .version("2.0")
            .description("苍穹外卖项目接口文档")
            .build();
    Docket docket = new Docket(DocumentationType.SWAGGER_2)
            .groupName("苍穹外卖客户端")
            .apiInfo(apiInfo)
            .select()
            .apis(RequestHandlerSelectors.basePackage("com.sky.controller.user"))
            .paths(PathSelectors.any())
            .build();
    return docket;
}

效果：

• 访问 /doc.html 时，右上角可切换 "苍穹外卖-管理端" 和 "苍穹外卖-用户端"
• 接口按业务模块清晰分组，避免混杂

---

七、Redis 最佳实践 & 注意事项

7.1 Key 命名规范

# 推荐格式：业务模块:实体:标识
user:1001:profile      # 用户资料
order:2024:1001        # 订单信息
cache:article:123:list # 缓存的文章列表

# 避免
key1, a, bbb          # 无意义命名

7.2 常见问题

|--------------|-------------------------|
| 问题 | 解决方案 |
| 缓存穿透 | 布隆过滤器 或 缓存空值 |
| 缓存击穿 | 互斥锁（SETNX）或 逻辑过期 |
| 缓存雪崩 | 随机过期时间 + 集群部署 |
| Key 膨胀 | 设置合理的过期时间（TTL） |
| 大 Key 问题 | 拆分存储，避免单个 Value 超过 10KB |

7.3 性能优化建议

1. Pipeline 批量操作：减少网络往返次数
2. 连接池配置：使用 Lettuce 或 Jedis 连接池
3. 避免全量操作 ：慎用 KEYS *，使用 SCAN 代替
4. 合理设置 TTL：热点数据设置过期时间，冷数据及时清理