1.认识NoSQL

1.1 什么是NoSQL

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• NoSQL最常见的解释是”non-relational“， 很多人也说它是”Not Only SQL“
• NoSQL仅仅是一个概念，泛指非关系型的数据库
• 区别于关系数据库，它们不保证关系数据的ACID特性
• NoSQL是一项全新的数据库革命性运动，提倡运用非关系型的数据存储，相对于铺天盖地的关系型数据库运用，这一概念无疑是一种全新的思维的注入
• 常见的NoSQL数据库有：Redis、MemCache、MongoDB等

1.2 NoSQL与SQL的差异

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	SQL	NoSQL
数据结构	结构化	非结构化
数据关联	关联的	无关联的
查询方式	SQL查询	非SQL
事务特性	ACID	BASE
存储方式	磁盘	内存
扩展性	垂直	水平
使用场景	1）数据结构固定 2）相关业务对数据安全性、一致性要求较高	1）数据结构不固定 2）对一致性、安全性要求不高 3）对性能要求

2.认识Redis

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。

Redis的特征：

• 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

3.安装Redis

3.1 前置准备

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本次安装Redis是基于Linux系统下安装的，因此需要一台Linux服务器或者虚拟机。

Ps：由于提供的CentOS操作系统为mini版，因此需要自行配置网络，不会配置的请联系我，如果您使用的是自己购买的服务器，请提前开放6379端口，避免后续出现的莫名其妙的错误！

• 虚拟机：VMware16

• 操作系统：CentOS-7-x86_64-Minimal-1708

• Redis：redis-6.2.6.tar

• xShell及xFtp：https://www.xshell.com/zh/free-for-home-school/

3.2 安装Redis依赖

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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

安装成功如下图所示：

3.3 正式安装Redis

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• 将redis-6.2.6.tar上传至/usr/local/src目录

  

• 在xShell中cd到/usr/local/src目录执行以下命令进行解压操作

  tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz

• 解压成功后依次执行以下命令

  cd redis-6.2.6
  make
  make install

• 安装成功后打开/usr/local/bin目录（该目录为Redis默认的安装目录）

  

4.启动Redis

Redis的启动方式有很多种，例如：前台启动、后台启动、开机自启

4.1 前台启动（不推荐）

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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。

• 安装完成后，在任意目录输入redis-server命令即可启动Redis

  redis-server

• 启动成功如下图所示

  

4.2 后台启动（不推荐）

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如果要让Redis以后台方式启动，则必须修改Redis配置文件，配置文件所在目录就是之前我们解压的安装包下

• 因为我们要修改配置文件，因此我们需要先将原文件备份一份

  cd /usr/local/src/redis-6.2.6

  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 1325

• Redis其他常用配置

  # 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Redis服务

  # 通过kill命令直接杀死进程
  kill -9 redis进程id

  # 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 -a 来指定密码
  redis-cli -a 132537 shutdown

4.3 开机自启（推荐）

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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

• 将以下命令粘贴进去

  [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

二、Redis常见命令

我们可以通过Redis的中文文档：http://www.redis.cn/commands.html，来学习各种命令。

也可以通过菜鸟教程官网来学习：https://www.runoob.com/redis/redis-keys.html

1.Redis数据结构介绍

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.通用命令

通用指令是部分数据类型的，都可以使用的指令，常见的有如下表格所示

指令	描述
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

可以通过help [command]可以查看一个命令的具体用法！

3.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。

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.

KEY	VALUE
msg	hello world
num	10
score	92.5

String的常见命令有如下表格所示

命令	描述
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

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

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。

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

KEY	VALUE
heima:user:1	{“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21}
heima:product:1	{“id”:1, “name”: “小米11”, “price”: 4999}

4.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。

• 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：

  命令	描述
  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	hmset 和 hset 效果相同 ，4.0之后hmset可以弃用了
  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

5.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.

List的常见命令有

命令	描述
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

思考问题

• 如何利用List结构模拟一个栈?

  • 先进后出，入口和出口在同一边

• 如何利用List结构模拟一个队列?

  • 先进先出，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

6.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的常见命令有

命令	描述
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

交集、差集、并集图示

7.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。

SortedSet的常见命令有

命令	描述
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

三、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

1.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 132537：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.图形化客户端

下载地址：https://pan.baidu.com/s/1sxQTOt-A5MCvVZnlgDf0eA?pwd=1234

• 安装图形化客户端

  安装步骤过于简单不再演示

• 如何连接到Redis

  

• 连接成功后如图所示

  

3.Java客户端

3.1 Jedis快速入门

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Jedis的官网地址： https://github.com/redis/jedis，我们先来个快速入门：

• 新建一个Maven工程并引入以下依赖

  <!--引入Jedis依赖-->
  <dependency>
      <groupId>redis.clients</groupId>
      <artifactId>jedis</artifactId>
      <version>4.2.0</version>
  </dependency>
  
  <!--引入单元测试依赖-->
  <dependency>
      <groupId>org.junit.jupiter</groupId>
      <artifactId>junit-jupiter</artifactId>
      <version>5.8.2</version>
      <scope>test</scope>
  </dependency>

• 编写测试类并与Redis建立连接

  private Jedis jedis;
  
  @BeforeEach //被该注解修饰的方法每次执行其他方法前自动执行
  void setUp(){
      // 1. 获取连接
      jedis = new Jedis("192.168.230.88",6379);
      // 2. 设置密码
      jedis.auth("132537");
      // 3. 选择库（默认是下标为0的库）
      jedis.select(0);
  }

• 编写一个操作数据的方法（这里以操作String类型为例）

  @Test
  public void testString(){
      // 1.往redis中存放一条String类型的数据并获取返回结果
      String result = jedis.set("url", "https://www.oz6.cn");
      System.out.println("result = " + result);
  
      // 2.从redis中获取一条数据
      String url = jedis.get("url");
      System.out.println("url = " + url);
  }

• 最后不要忘记编写一个释放资源的方法

  @AfterEach //被该注解修饰的方法会在每次执行其他方法后执行
  void tearDown(){
      // 1.释放资源
      if (jedis != null){
          jedis.close();
      }
  }

• 执行testString()方法后测试结果如图所示

  

3.2 Jedis连接池

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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

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(200);
        //创建连接池对象
        jedisPool = new JedisPool(jedisPoolConfig,"192.168.230.88",6379,1000,"132537");
    }

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

3.3 SpringDataRedis介绍

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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：

3.4 SpringDataRedis快速入门

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SpringBoot已经提供了对SpringDataRedis的支持，使用非常简单

• 首先新建一个Spring Boot工程

  

• 然后引入连接池依赖

  <!--连接池依赖-->
  <dependency>
      <groupId>org.apache.commons</groupId>
      <artifactId>commons-pool2</artifactId>
  </dependency>

• 编写配置文件application.yml（连接池的配置在实际开发中是根据需求来的）

  spring:
    redis:
      host: 192.168.230.88 #指定redis所在的host
      port: 6379  #指定redis的端口
      password: 132537  #设置redis密码
      lettuce:
        pool:
          max-active: 8 #最大连接数
          max-idle: 8 #最大空闲数
          min-idle: 0 #最小空闲数
          max-wait: 100ms #连接等待时间

• 编写测试类执行测试方法

  @SpringBootTest
  class RedisDemoApplicationTests {
  
  	@Resource
  	private RedisTemplate redisTemplate;
  
  	@Test
  	void testString() {
  		// 1.通过RedisTemplate获取操作String类型的ValueOperations对象
  		ValueOperations ops = redisTemplate.opsForValue();
  		// 2.插入一条数据
  		ops.set("blogName","Vz-Blog");
  		
  		// 3.获取数据
  		String blogName = (String) ops.get("blogName");
  		System.out.println("blogName = " + blogName);
  	}
  }

3.5 RedisSerializer配置

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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

那么如何解决以上的问题呢？我们可以通过自定义RedisTemplate序列化的方式来解决。

• 编写一个配置类RedisConfig

  @Configuration
  public class RedisConfig {
  
      @Bean
      public RedisTemplate<String,Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory){
          // 1.创建RedisTemplate对象
          RedisTemplate<String ,Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
          // 2.设置连接工厂
          redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
  
          // 3.创建序列化对象
          StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
          GenericJackson2JsonRedisSerializer genericJackson2JsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
  
          // 4.设置key和hashKey采用String的序列化方式
          redisTemplate.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
          redisTemplate.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
  
          // 5.设置value和hashValue采用json的序列化方式
          redisTemplate.setValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer);
          redisTemplate.setHashValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer);
  
          return redisTemplate;
      }
  }

• 此时我们已经将RedisTemplate的key设置为String序列化，value设置为Json序列化的方式，再来执行方法测试

  

• 由于我们设置的value序列化方式是Json的，因此我们可以直接向redis中插入一个对象

  @Test
  void testSaveUser() {
      redisTemplate.opsForValue().set("user:100", new User("Vz", 21));
      User user = (User) redisTemplate.opsForValue().get("user:100");
      System.out.println("User = " + user);
  }

  

  尽管Json序列化可以满足我们的需求，但是依旧存在一些问题。

  如上图所示，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。

  那么我们如何解决这个问题呢？我们可以通过下文的StringRedisTemplate来解决这个问题。

3.6 StringRedisTemplate

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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

• 我们可以直接编写一个测试类使用StringRedisTemplate来执行以下方法

  @SpringBootTest
  class RedisStringTemplateTest {
  
  	@Resource
  	private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
  
  	@Test
  	void testSaveUser() throws JsonProcessingException {
  		// 1.创建一个Json序列化对象
  		ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
  		// 2.将要存入的对象通过Json序列化对象转换为字符串
  		String userJson1 = objectMapper.writeValueAsString(new User("Vz", 21));
  		// 3.通过StringRedisTemplate将数据存入redis
  		stringRedisTemplate.opsForValue().set("user:100",userJson1);
  		// 4.通过key取出value
  		String userJson2 = stringRedisTemplate.opsForValue().get("user:100");
  		// 5.由于取出的值是String类型的Json字符串，因此我们需要通过Json序列化对象来转换为java对象
  		User user = objectMapper.readValue(userJson2, User.class);
  		// 6.打印结果
  		System.out.println("user = " + user);
  	}
  
  }

• 执行完毕回到Redis的图形化客户端查看结果

  

3.7 总结

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RedisTemplate的两种序列化实践方案，两种方案各有各的优缺点，可以根据实际情况选择使用。

方案一：

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

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