Redis是一种键值型的NoSql数据库,这里有两个关键字:
- 键值型
- NoSql
其中键值型,是指Redis中存储的数据都是以key、value对的形式存储,而value的形式多种多样,可以是字符串、数值、甚至json:

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而NoSql则是相对于传统关系型数据库而言,有很大差异的一种数据库。
NoSql可以翻译做Not Only Sql(不仅仅是SQL),或者是No Sql(非Sql的)数据库。是相对于传统关系型数据库而言,有很大差异的一种特殊的数据库,因此也称之为非关系型数据库。
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:

也可以是文档型:

甚至可以是图格式:

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:
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此处要维护“张三”的订单与商品“荣耀”和“小米11”的关系,不得不冗余的将这两个商品保存在张三的订单文档中,不够优雅。还是建议用业务来维护关联关系。
传统关系型数据库会基于Sql语句做查询,语法有统一标准;
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。
除了上述四点以外,在存储方式、扩展性、查询性能上关系型与非关系型也都有着显著差异,总结如下:

- 存储方式
- 关系型数据库基于磁盘进行存储,会有大量的磁盘IO,对性能有一定影响
- 非关系型数据库,他们的操作更多的是依赖于内存来操作,内存的读写速度会非常快,性能自然会好一些
- 扩展性
- 关系型数据库集群模式一般是主从,主从数据一致,起到数据备份的作用,称为垂直扩展。
- 非关系型数据库可以将数据拆分,存储在不同机器上,可以保存海量数据,解决内存大小有限的问题。称为水平扩展。
- 关系型数据库因为表之间存在关联关系,如果做水平扩展会给数据查询带来很多麻烦
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。
特征:
- 键值(key-value)型,value支持多种不同数据结构,功能丰富
- 单线程,每个命令具备原子性
- 低延迟,速度快(基于内存、IO多路复用、良好的编码)。
- 支持数据持久化
- 支持主从集群、分片集群
- 支持多语言客户端
作者:Antirez
Redis的官方网站地址:https://redis.io/
Redis是典型的key-value数据库,key一般是字符串,而value包含很多不同的数据类型:

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:

不同类型的命令称为一个group,我们也可以通过help命令来查看各种不同group的命令:

接下来,我们就学习常见的五种基本数据类型的相关命令。
通用指令是部分数据类型的,都可以使用的指令,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
通过help [command] 可以查看一个命令的具体用法,例如:
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keys 查看所有的键

keys a查看以a开头的键

mset k1 v1 k2 v2 k3 v3 批量添加键值对
del k1 k2 k3 k4 批量删除键值对

exits age 判断是否存在该键值 存在返回1,不存在返回0

expire age 20 给对应的键设置过期时间
当返回值为-2,表示这个键已失效
当返回值为-1,表示这个键永久有效

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
- SETEX:添加一个String类型的键值对,并且指定有效期
案例实操
MSET:批量添加多个String类型的键值对
MGET:获取多个key,对应的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

INCRBY age -1 让age的值自减1
或者用DECR

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
setnx name lisi和set name wangwu nx效果是一样的

SETEX:添加一个String类型的键值对,并且指定有效期
setex name 10 jack和set name jack ex 10效果一样

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,此时如果使用id作为key,那就会冲突了,该怎么办?
我们可以通过给key添加前缀加以区分,不过这个前缀不是随便加的,有一定的规范:
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。这样以来,我们就可以把不同类型的数据区分开了。从而避免了key的冲突问题。
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:


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并且,在Redis的桌面客户端中,还会以相同前缀作为层级结构,让数据看起来层次分明,关系清晰:

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field
- 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
案例实操:
hset key filed value 添加或者修改hash类型key的field的值
添加hash类型key的field的值

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field

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

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
- BLPOP和BRPOP:与LPOP和RPOP类似,只不过在没有元素时等待指定时间,而不是直接返回nil
案例实操
LPUSH key element … :向列表左侧插入一个或多个元素


RPUSH key element … :向列表右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


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

BLPOP和BRPOP:与LPOP和RPOP类似,只不过在没有元素时等待指定时间,而不是直接返回nil
新开一个会话窗口
在第一个窗口中,做如下操作
阻塞100秒

在第二个窗口中连接redis,从左边新增push一个jack

第一个窗口,移除并返回列表左侧的第一个元素


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
Set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


smembers s1 获取set中的所有元素

srem s1 a 删除s1集合中的a元素
sismember s1 a : 判断集合s1中是否存在a元素,存在返回1,不存在返回0
sismember s1 b : 判断集合s1中是否存在b元素,存在返回1,不存在返回0

SCARD s1: 返回集合s1中元素的个数

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

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,例如:
- 升序获取sorted set 中的指定元素的排名:ZRANK key member
- 降序获取sorted set 中的指定元素的排名:ZREVRANK key memeber
练习题:
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

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

其中Java客户端也包含很多:

标记为*的就是推荐使用的java客户端,包括:
- Jedis和Lettuce:这两个主要是提供了Redis命令对应的API,方便我们操作Redis,而SpringDataRedis又对这两种做了抽象和封装,因此我们后期会直接以SpringDataRedis来学习。
- Redisson:是在Redis基础上实现了分布式的可伸缩的java数据结构,例如Map、Queue等,而且支持跨进程的同步机制:Lock、Semaphore等待,比较适合用来实现特殊的功能需求。
Jedis的官网地址: https://github.com/redis/jedis
Jedis案例实操代码:https://download.csdn.net/download/weixin_/
我们先来个快速入门:
0)创建工程



1)引入依赖:
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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,因此我们推荐大家使用Jedis连接池代替Jedis的直连方式。


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
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




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application.yml
测试类
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发现问题

执行一下


这个就是虎哥


RedisTemplate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:

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,代码如下:
修改单元测试类

pom.xml添加jackson的依赖
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运行测试类


新建一个pojo类

编写单元测试
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这里采用了JSON序列化来代替默认的JDK序列化方式。最终结果如图:

整体可读性有了很大提升,并且能将Java对象自动的序列化为JSON字符串,并且查询时能自动把JSON反序列化为Java对象。不过,其中记录了序列化时对应的class名称,目的是为了查询时实现自动反序列化。这会带来额外的内存开销。


为了节省内存空间,我们可以不使用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。

测试类 存字符串



存对象



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