《程序猿之Redis缓存实战（1） · 基础知识》

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写在前面的话

近期博客正在更新设计模式和微信小程序专栏，工作流引擎LiteFlow也才更新了一集。但由于工作繁忙起来，又忘记推迟更新进度了。

这天，刚好工作中遇到有新人提问Redis相关内容，顺势温习了之前的Redis知识，发现内容还不少，就先插播介绍一下。

荒废不多说，直接先从枯燥的基础部分来介绍。

Redis 技术简介

Redis是一个基于内存的 key-value 键值存储的、可持久化的数据库，并且提供了非常丰富的数据结构，同时还支持非常丰富的功能特性。

Redis官网：https://redis.io/

特征：

• 键值(Key-Value)型，Value支持多种不同的数据结构，功能丰富
• 单线程，每个命令具有原子性
• 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

Redis 数据结构

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。

先看一下五大基础数据结构：

● 字符串（Strings）： 存储字符串类型的值。
● 哈希表（Hashes）： 存储字段和对应值的映射。
● 列表（Lists）： 存储有序的字符串列表。
● 集合（Sets）： 存储不重复的字符串集合。
● 有序集合（Sorted Sets）： 类似集合，但每个元素都关联一个分数，可以按分数排序。

再看看新增的高级数据结构：

• 位图（Bitmap）
• 超日志（HyperLogLog）
• 地理空间（Geospatial）

注意事项：

学习不同的数据结构，除了掌握他们的基础命令外，应该明确各种类型分别运用在什么场景，才是最主要的。

Redis 客户端工具

【使用官方 Redis Insight】

RedisInsight 是一个强大的图形用户界面工具，旨在帮助用户更好地管理和监控 Redis 数据库。它提供了丰富的功能，包括数据浏览、性能监控、查询分析等。如果你在寻找 Redis 的可视化工具，RedisInsight 是一个非常不错的选择。你可以从 Redis 的官方网站下载并安装它。

Redis Insight 是 Redis 官方推荐的客户端工具，功能非常的齐全，不过不支持中文。

【使用第三方工具 Tiny】

强烈推荐大家使用 Tiny RDM，UI 很好看，支持中文和字体设置。

官网地址：https://redis.tinycraft.cc/zh/

下载地址：https://github.com/tiny-craft/tiny-rdm/tree/main

Key 的专栏

Key 定义规范

【背景说明】

在 Spring Boot 项目中，Redis Key 的定义需要遵循一定的规范，以确保代码的可读性、可维护性和可扩展性。

在团队开发中，制定并遵循 Redis key 的命名规范不仅能提高代码的可读性和可维护性，还能减少潜在的错误和冲突。因此，团队应该重视并共同遵循这些规范，以提高整体开发效率和代码质量。

【规范说明】

1、Key 命名规范

• 使用前缀：为不同的业务模块或功能使用不同的前缀，以避免 key 冲突，例如：user:1001:session。
• 使用冒号分隔：使用冒号（:）分隔 key 的各个部分，使其结构清晰，例如：app:module:submodule:key。
• 避免使用特殊字符：尽量避免使用空格、斜杠等特殊字符，以防止在某些情况下出现解析错误。
• 使用有意义的： Key 的名称应该清晰地描述存储的数据类型和用途，避免使用过于简短或模糊的名称。
• 使用小写字母： 为了保持一致性，建议使用小写字母命名 Key。

2、Key 的长度

控制 key 的长度：尽量保持 key 的简短，避免过长的 key 影响性能。一般建议不超过 64 个字符。

3、使用常量类

在 Spring Boot 项目中，可以定义一个常量类来集中管理 Redis 的 key。

这样可以避免硬编码，提高代码的可读性和可维护性。

另外，如果项目中有多个模块，建议集中管理 Redis 的 key 定义，避免各个模块之间的 key 冲突。

public class RedisKeys {
    public static final String USER_SESSION_PREFIX = "user:";
    public static String getUserSessionKey(Long userId) {
        return USER_SESSION_PREFIX + userId + ":session";
    }
}

4、版本控制（可选）

在 key 中加入版本号，以便在需要时进行 key 的迁移或更新。例如：user:v1:1001:session。

5、使用 Hash 数据结构（按需）

使用 Hash：对于相关联的数据，可以使用 Redis 的 Hash 数据结构来存储，减少 key 的数量。

例如，存储用户信息时，可以使用 user:1001 作为 key，用户的各个属性作为 Hash 的字段。

6、设置过期时间（按需）

对于临时数据，设置合理的过期时间，避免 Redis 中存储过多无用数据。

7、监控和清理（可选）

监控使用情况，定期监控 Redis 的 key 使用情况，清理不再使用的 key。

8、文档化（可选）

文档化 key 的用途：为每个 key 的命名和用途编写文档，方便团队成员理解和使用。

9、避免使用用户输入（可选）

避免直接使用用户输入：在生成 key 时，避免直接使用用户输入的内容，以防止注入攻击或意外的 key 冲突。

Key 层级结构

【问题背景】

Redis 没有类似数据库表空间和表的概念，那么我们该如何区分不同业务类型的Key呢？

如果都根据id直接作为Key，那如果用户ID和订单ID重复的话，岂不是乱套了？

答案是，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。

【层级结构】

• 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：项目名:业务名:id
• 以项目名称是portal，业务是user，以此缓存为例，可以是portal:user:001
• 注意如果业务是通用的，也可以省去项目层级，直接使用user:001
• 在Redis的客户端工具中，也会以相同前缀作为层次结构，让数据看起来层次分明，关系清晰。

SpringBoot 整合 Redis

【知识介绍】

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：

【具体步骤】

Step1、引入依赖

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

<!-- JSON处理 -->
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>${fastjson.version}</version>
</dependency>

Step2、添加配置

spring:
  data:
    redis:
      host: 192.168.75.129    # Redis服务器地址
      port: 6379              # Redis服务器连接端口
      password: lyd           # Redis服务器连接密码（默认为空）
      database: 0              # Redis数据库索引（默认为0）
      # 建议不要采用url的方式
      # url: redis://192.168.75.129:6379     # Redis服务器的连接URL,在Spring中相当于是password+ip+port,格式为：redis://[password@]host:port[/database]
      timeout: 60s             # 连接空闲超过N(s秒、ms毫秒，不加单位时使用毫秒)后关闭，0为禁用，这里配置值和tcp-keepalive值一致
      # Lettuce连接池配置
      lettuce:
        pool:
          max-active: 10       # 允许最大连接数，默认8（负值表示没有限制），推荐值：大于cpu * 2，通常为(cpu * 2) + 2
          max-idle: 8          # 最大空闲连接数，默认8，推荐值：cpu * 2
          min-idle: 0          # 最小空闲连接数，默认0
          max-wait: 5s         # 连接用完时，新的请求等待时间(s秒、ms毫秒)，超过该时间抛出异常，默认-1（负值表示没有限制）

Step3、添加自定义RedisTemplate

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {

        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();

        // 设置键序列化器为 StringRedisSerializer，所有的键都会被序列化为字符串
        redisTemplate.setKeySerializer(StringRedisSerializer.UTF_8);
        redisTemplate.setHashKeySerializer(StringRedisSerializer.UTF_8);

        // 设置值序列化器为 GenericJackson2JsonRedisSerializer，所有的值都会被序列化为 JSON 格式
        GenericFastJsonRedisSerializer serializer = new GenericFastJsonRedisSerializer();
        redisTemplate.setValueSerializer(serializer);
        redisTemplate.setHashValueSerializer(serializer);

        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        redisTemplate.afterPropertiesSet();

        return redisTemplate;
    }
}

Step4、测试效果

@SpringBootTest
@RunWith(SpringRunner.class)
public class SpringBaseTest {

    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Test
    public void test() {
        redisTemplate.opsForValue().set("K1", "战神");
        System.out.println(redisTemplate.opsForValue()
                .get("K1"));
        System.out.println(stringRedisTemplate.opsForValue()
                .get("K1"));
    }
}

专栏预告

本篇仅仅是为了知识连贯性，先介绍一篇基础部分的，后续会针对Redis各项专栏进行实战讲解。

包含但不限于：

1、五大基础结构以及三大高级结构；

2、发布订阅模式；

3、流处理模式；

4、延迟队列；

5、分布式锁；

6、各类部署方案；

7、缓存数据库一致性；

8、持久化策略；

9、缓存三大问题；

10、其他专栏，比如序列化、事务等等。。。

总结陈词

本篇算是Redis系列文章的开篇，仅简单介绍了Redis的基础知识。后续会逐个将前面提到的知识领域在实战中的用法，全部展示出来。

💗 后续会逐步分享企业实际开发中的实战经验，有需要交流的可以联系博主。