Redis安装及使用

本文记录黑马的redis课程笔记

1.单机安装Redis

1.1.安装Redis依赖

Redis是基于C语言编写的，因此首先需要安装Redis所需要的gcc依赖：

yum install -y gcc tcl

1.2.上传安装包并解压

然后将Redis安装包上传到虚拟机的任意目录：

例如，我放到了/usr/local/src 目录：

解压缩：

tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz

解压后：

进入redis目录：

cd redis-6.2.6

运行编译命令：

make && make install

如果没有出错，应该就安装成功了。

默认的安装路径是在 /usr/local/bin目录下：

该目录以及默认配置到环境变量，因此可以在任意目录下运行这些命令。其中：

• redis-cli：是redis提供的命令行客户端
• redis-server：是redis的服务端启动脚本
• redis-sentinel：是redis的哨兵启动脚本

1.3.启动

redis的启动方式有很多种，例如：

• 默认启动
• 指定配置启动
• 开机自启

1.3.1.默认启动

安装完成后，在任意目录输入redis-server命令即可启动Redis：

redis-server

如图：

这种启动属于前台启动，会阻塞整个会话窗口，窗口关闭或者按下CTRL + C则Redis停止。不推荐使用。

1.3.2.指定配置启动

如果要让Redis以后台方式启动，则必须修改Redis配置文件，就在我们之前解压的redis安装包下（/usr/local/src/redis-6.2.6），名字叫redis.conf：

我们先将这个配置文件备份一份：

cp redis.conf redis.conf.bck

然后修改redis.conf文件中的一些配置：

# 允许访问的地址，默认是127.0.0.1，会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问，生产环境不要设置为0.0.0.0
bind 0.0.0.0
# 守护进程，修改为yes后即可后台运行
daemonize yes 
# 密码，设置后访问Redis必须输入密码
requirepass 123321

Redis的其它常见配置：

# 监听的端口
port 6379
# 工作目录，默认是当前目录，也就是运行redis-server时的命令，日志、持久化等文件会保存在这个目录
dir .
# 数据库数量，设置为1，代表只使用1个库，默认有16个库，编号0~15
databases 1
# 设置redis能够使用的最大内存
maxmemory 512mb
# 日志文件，默认为空，不记录日志，可以指定日志文件名
logfile "redis.log"

启动Redis：

# 进入redis安装目录 
cd /usr/local/src/redis-6.2.6
# 启动
redis-server redis.conf

停止服务：

# 利用redis-cli来执行 shutdown 命令，即可停止 Redis 服务，
# 因为之前配置了密码，因此需要通过 -u 来指定密码
redis-cli -u 123321 shutdown

1.3.3.开机自启

我们也可以通过配置来实现开机自启。

首先，新建一个系统服务文件：

vi /etc/systemd/system/redis.service

内容如下：

[Unit]
Description=redis-server
After=network.target

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/bin/redis-server /usr/local/src/redis-6.2.6/redis.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后重载系统服务：

systemctl daemon-reload

现在，我们可以用下面这组命令来操作redis了：

# 启动
systemctl start redis
# 停止
systemctl stop redis
# 重启
systemctl restart redis
# 查看状态
systemctl status redis

执行下面的命令，可以让redis开机自启：

systemctl enable redis

2.Redis客户端

安装完成Redis，我们就可以操作Redis，实现数据的CRUD了。这需要用到Redis客户端，包括：

• 命令行客户端
• 图形化桌面客户端
• 编程客户端

2.1.Redis命令行客户端

Redis安装完成后就自带了命令行客户端：redis-cli，使用方式如下：

redis-cli [options] [commonds]

其中常见的options有：

• -h 127.0.0.1：指定要连接的redis节点的IP地址，默认是127.0.0.1
• -p 6379：指定要连接的redis节点的端口，默认是6379
• -a 123321：指定redis的访问密码

其中的commonds就是Redis的操作命令，例如：

• ping：与redis服务端做心跳测试，服务端正常会返回pong

不指定commond时，会进入redis-cli的交互控制台：

2. Redis概览

2.1 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

2.2 数据结构

Redis是一个 key-value的数据库 ， key一般是 String类型，不过 Value的类型多种多样。

2.3 Reids的key结构分层

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：

项目名:业务名:类型:id

例如: test:user:1 和 test:product:1

3. Redis命令

3.1 通用命令

- 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

3.2 String 类型

字符串类型，Redis中最简单的存储类型。value是字符串。

• String: 普通字符串
• int: 证书类型，可以坐自增和自减的操作
• float: 浮点类型，可以坐自增和自减操作。

底层都是 字节数组 形式存储，只是编码不同。字符串类型最大空间不能超过512m

常见命令:

- 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

3.3 Hash类型

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：

常见命令:

- 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value
- 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

3.4 List类型

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。

常见命令:

- 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

如何利用List结构模拟一个栈?

• 入口和出口在同一边

如何利用List结构模拟一个队列?

• 入口和出口在不同边

如何利用List结构模拟一个阻塞队列?

• 入口和出口在不同边
• 出队时采用BLPOP或BRPOP

3.5 Set类型

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

常见命令:

- 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

3.6 SortedSet类型

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。

常见命令:

- 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**

4. Redis的Java客户端

4.1 Jedis

Jedis的官网地址： https://github.com/redis/jedis

4.1.1 引入依赖

<!--Jedis客户端-->
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>3.6.3</version>
</dependency>

4.1.2 代码

import com.codertl.jedis.util.JedisConnectionFactory;
import org.junit.After;
import org.junit.Before;
import org.junit.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.Map;


public class JedisTest {

    private Jedis jedis;

    @Before
    public void setUp(){
        // 创建连接
        jedis = new Jedis("192.168.100.100", 6379);
        //// 设置密码
        jedis.auth("redis123");
        //// 设置数据库
        jedis.select(0);
    }

    @Test
    public void testString() {
        // 添加数据
        String result = jedis.set("name", "虎哥");
        System.out.println("result = " + result);
        // 获取数据
        String name = jedis.get("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }


    @Test
    public void testHash() {
        // 添加数据
        jedis.hset("user:1", "name", "Jack");
        jedis.hset("user:1", "age", "21");

        // 获取数据
        Map<String, String> map = jedis.hgetAll("user:1");
        System.out.println("map = " + map);
    }

    @After
    public void tearDown() throws Exception {
        // 关闭连接
        if (jedis != null) {
            jedis.close();
        }
    }
}

4.1.3 Jedis连接池

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

package com.codertl.jedis.util;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

/**
 * @Author tl
 * @Date 2022/5/5
 */
public class JedisConnectionFactory {

    private static final JedisPool jedisPool;

    static {
        // 配置连接池
        JedisPoolConfig jedisPoolConfig = new JedisPoolConfig();
        jedisPoolConfig.setMaxTotal(8);
        jedisPoolConfig.setMaxIdle(8);
        jedisPoolConfig.setMinIdle(0);
        jedisPoolConfig.setMaxWaitMillis(10000);

        jedisPool = new JedisPool(jedisPoolConfig,
                "192.168.100.100", 6379, 10000, "redis123", 0);
    }

    public static Jedis getJedis() {
        return jedisPool.getResource();
    }
}

4.2 SpringDataRedis

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：

4.2.1 引入依赖

<!--redis依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!--连接池依赖-->
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>

4.2.2 配置文件

spring:
  redis:
    host: 192.168.100.100
    port: 6379
    password: redis100
    database: 0
    lettuce:
      pool:
        # 最大连接
        max-active: 10
        # 连接等待
        max-wait: 60000
        # 最大空闲等待时间
        max-idle: 10
        # 最小空闲时间
        min-idle: 0

4.2.3 注入RedisTemplate

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

4.2.4 测试

import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;

@SpringBootTest
class RedisSpringBootDemoApplicationTests {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @Test
    void testString() {
        // 存储字符串
        redisTemplate.opsForValue().set("name", "虎哥");
        // 获取字符串
        Object name = redisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }

}

4.3. SpringDataRedis序列化方式

4.3.1 自定义序列化器

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：

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;


@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        // 创建 RedisTemplate 对象
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();

        // 设置连接工厂
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        // 创建Json序列化器
        GenericJackson2JsonRedisSerializer genericJackson2JsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
        // 设置key的序列化器
        redisTemplate.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
        redisTemplate.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
        // 设置value的序列化器
        redisTemplate.setValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer);
        redisTemplate.setHashKeySerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer);

        // 返回
        return redisTemplate;
    }
}

4.3.2 StringRedisTemplate

尽管JSON的序列化方式可以满足我们的需求，但依然存在一些问题

为了在反序列化时知道对象的类型，JSON序列化器会将类的class类型写入json结果中，存入Redis，会带来额外的内存开销。

为了节省内存空间，我们并不会使用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。

Spring默认提供了一个StringRedisTemplate类，它的key和value的序列化方式默认就是String方式。省去了我们自定义RedisTemplate的过程：

import com.codertl.pojo.User;
import com.fasterxml.jackson.core.JsonProcessingException;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.junit.jupiter.api.Test;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;

@SpringBootTest
class RedisStringTests {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Test
    void testString() {
        // 存储字符串
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("name", "虎哥");
        // 获取字符串
        Object name = stringRedisTemplate.opsForValue().get("name");
        System.out.println("name = " + name);
    }

    public static final ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();

    @Test
    void testSaveUser() throws JsonProcessingException {
        // 创建对象
        User user = new User("虎哥", 21);
        // 手动序列化
        String json = mapper.writeValueAsString(user);
        // 写入数据
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:200", json);
        // 获取数据
        String jsonUser =  stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:200");
        // 手动反序列化
        User user1 = mapper.readValue(jsonUser, User.class);
        System.out.println("user1 = " + user1);
    }
    
    @Test
    void testHash() {
        stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "name", "虎哥400");
        stringRedisTemplate.opsForHash().put("user:400", "age", "21");

        Map<Object, Object> entries = stringRedisTemplate.opsForHash().entries("user:400");
        System.out.println("entries = " + entries);
    }
}

4.4 RedisTemplate 序列化总结

4.4.1 方案一：

1. 自定义RedisTemplate
2. 修改RedisTemplate的序列化器为GenericJackson2JsonRedisSerializer

4.4.2 方案二

1. 使用StringRedisTemplate
2. 写入Redis时，手动把对象序列化为JSON
3. 读取Redis时，手动把读取到的JSON反序列化为对象