后端-redis

Redis

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：String、Hash、List、Set、SortedSet

String类型

String类型，也就是字符串类型，是Redis中最简单的存储类型。底层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。value是字符串，不过根据字符串的格式不同，又可以分为：

• string：普通字符串
• int：整数类型，可以自增、自减操作
• float：浮点类型，可以做自增、自减操作

String类型的常用命令

• 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
• 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

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。

Hash类型的常用命令

• 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hashleixingkey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

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

List类型的常用命令

• 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

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

Set类型的常用命令

• 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

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。经常被用来实现排行榜这样的功能。SortedSet具备下列特性：

• 可排序
• 元素不重复
• 查询速度快

SortedSet类型的常用命令

• 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scored 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

Redis序列化

public RedisTemplate<String, Objec> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
    // 创建RedisTemplate对象
    RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
    // 设置连接工厂
    template.setConnectionFactory(connectionFactory);
    // 创建JSON序列化工具
    GenericJackson2JsonRedisSerializer jsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
    // 设置key的序列化
    template.setKeySerializer(RedisSerializer.string());
    template.setHashKeySerializer(RedisSerializer.string());
    // 设置value的序列化
    template.setValueSerializer(jsonRedisSerializer);
    template.setHashValueSerializer(jsonRedisSerializer);
    
    return template
}

缓存更新策略

1. 低一致性需求：使用Redis自带的内存淘汰机制
2. 高一致性需求：主动更新，并以超时剔除作为兜底方案
   1. 读操作：
      • 缓存命中则直接返回
      • 缓存未命中则查询数据库，并写入缓存，设定超时时间
   2. 写操作：
      • 先写数据库，然后再删除缓存
      • 要确保数据库与缓存操作的原子性

缓存穿透

缓存穿透是指客户端请求的数据在缓存中和数据库中都不存在，这样缓存永远不会生效，这些请求都会打到数据库。常见的解决方案有两种：

1. 缓存空对象

   • 优点：实现简单，维护方便
   • 缺点：额外的内存消耗；可能造成短期的不一致

2. 布隆过滤

   • 优点：内存占用较少，没有多余key
   • 缺点：实现复杂；存在误判可能

3. 增强id的复杂度，避免被猜测id规律

4. 做好数据的基础格式校验

5. 加强用户权限校验

6. 做好热点参数的限流

缓存雪崩

缓存雪崩是指在同一时段大量的缓存key同时失效或者Redis服务宕机，导致大量请求到达数据库，带来巨大压力。解决方案：

• 给不同的key的TTL添加随机值
• 利用Redis集群提高服务的可用性
• 给缓存业务添加降级限流策略
• 给业务添加多级缓存

缓存击穿

缓存击穿也叫热点key问题，就是一个被高并发访问并且缓存重建业务较复杂的key突然失效了，无数的请求访问会在瞬间给数据库带来巨大的冲击。常见的解决方案：

• 互斥锁

• 逻辑过期

  	优点	缺点
  互斥锁	没有额外的内存消耗；保证一致性；实现简单	线程需要等待，性能受影响；可能有死锁风险
  逻辑过期	线程无需等待，性能较好	不保证一致性；有额外内存消耗；实现复杂