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第8章性能优化&Redis基础

Redis概述

学习目标

在本章节中，我们将学习如何使用Redis来优化系统性能。具体的学习目标包括：

掌握Redis的环境准备，如服务安装、启动和停止。
理解并描述Redis的常见数据类型及其特点。
熟练掌握操作不同数据类型的常用命令。
学会在Java中操作Redis。
掌握在若依框架中更方便地使用Redis。

Redis简介

Redis是什么？

Redis是一个开源的高性能键值存储系统，常用于缓存解决方案。它不仅支持简单的key-value存储，还提供了丰富的数据结构，适用于多种场景。Redis的特点如下：

基于内存存储：提供极高的读写速度。
支持多种数据结构：如字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）和有序集合（Sorted Set）。
NoSQL数据库：非关系型数据库是对传统关系型数据库的补充。

关系型与非关系型数据库对比

Redis的应用场景

Redis因其高性能和灵活性被广泛应用于互联网技术领域，尤其是处理热点数据（如热门商品、资讯、新闻等），提高系统的可扩展性和用户体验。

Redis环境准备

安装Redis

使用Docker安装Redis

为了简化部署过程，我们推荐使用Docker来安装Redis：

下载Redis镜像：
```
docker pull redis
```

创建并运行Redis容器：

docker run -d --name redis \
	--restart=always \
	-p 6379:6379 redis \
	--requirepass "123456"

这里设置了密码123456来保护你的Redis实例。

Docker安装流程图示

Redis客户端图形工具

如果需要在Windows环境下操作Redis，可以使用Redis客户端图形工具。这类工具可以帮助你更直观地管理和监控Redis中的数据。

Redis客户端连接流程图

通过上述步骤，我们完成了Redis的基础环境搭建。

如果客户端连接Redis失败，可以进入到容器内部操作：

[root@localhost ~]# docker exec -it redis bash
root@081e74f9bedb:/data# redis-cli -a 123456
Warning: Using a password with '-a' or '-u' option on the command line interface may not be safe.
127.0.0.1:6379> get name
(nil)

接下来将继续深入探讨Redis的不同数据类型及相应的操作命令。

Spring Data Redis

Redis常见的客户端

前面咱们讲解了Redis的常用命令，这些命令是咱们操作Redis的基础，那么咱们在java程序中应该如何操作Redis呢？这就需要使用Redis的Java客户端，就如同咱们使用JDBC操作MySQL数据库一样。

Redis 的 Java 客户端很多，常用的几种：

Jedis
Lettuce
Spring Data Redis

Spring 对 Redis 客户端进行了整合，提供了 Spring Data Redis，封装了 Jedis，在Spring Boot项目中还提供了对应的Starter，即 spring-boot-starter-data-redis。使用起来非常快速和简单。

咱们重点学习Spring Data Redis。

概述

Spring Data Redis 是 Spring 的一部分，在 Spring 应用中通过简单的配置就可以访问 Redis 服务，对 Redis 底层开发包进行了高度封装。在 Spring 项目中，可以使用Spring Data Redis来简化 Redis 操作。

网址：https://spring.io/projects/spring-data-redis

Spring Boot提供了对应的Starter，maven依赖：

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

该依赖已经添加到了zzyl-common模块中，可以直接使用

Spring Data Redis中提供了一个高度封装的类：RedisTemplate，对相关api进行了归类封装，将同一类型操作封装为Operation接口，具体分类如下：

ValueOperations：string数据操作
HashOperations：hash类型的数据操作
SetOperations：set类型数据操作
ZSetOperations：zset类型数据操作
ListOperations：list类型的数据操作

环境搭建

在目前若依提供的环境已经集成了Redis的起步依赖，咱们可以在项目中直接进行单元测试，不过，需要在项目中集成单元测试的起步依赖

在zzyl-admin模块中的pom文件中，新增单元测试起步依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
</dependency>

操作常见类型数据

下面咱们可以先使用单元测试，来测试一下常见的对Redis的操作

在zzyl-admin模块下创建测试类，并集成springboot，如下：

package com.zzyl.redis;

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
public class RedisTest {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    @Test
    public void test() {
        System.out.println(redisTemplate);
    }
}

上述代码中直接注入了RedisTemplate，并且指定了泛型为String
- 如果不指定泛型也可以进行操作，但是存储对象的时候需要进行序列化
- 一般项目中存储对象都会先转换为json字符串，再进行存储，所以一般会选择使用泛型为String，避免大量的序列化操作

操作字符串数据类型

基于刚才的命令，字符串类型常见命令有：set get setex setnx

/**
 * 操作字符串类型的数据
 */
@Test
public void testString() {
    // 普通的set方法
    redisTemplate.opsForValue().set("name", "张三");
    System.out.println(redisTemplate.opsForValue().get("name"));
    // 设置带有过期时间的key
    redisTemplate.opsForValue().set("token", "123qweasd",20, TimeUnit.SECONDS);
    System.out.println(redisTemplate.opsForValue().get("token"));

    // setnx 当指定的键key不存在时,会将key的值设置为value，返回true，否则返回false(不能覆盖原有值)
    System.out.println(redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "09876", 5, TimeUnit.MINUTES));
    System.out.println(redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent("lock", "34567", 5, TimeUnit.MINUTES));
}

操作哈希类型数据

基于刚才的命令，哈希类型常见命令有：hset hget hkeys hvals hdel

@Test
public void testHash() {
    // hash请求   大key 小key  value
    redisTemplate.opsForHash().put("user", "name", "张三");
    redisTemplate.opsForHash().put("user", "age", "30");
    // 根据大key和小key获取值
    System.out.println(redisTemplate.opsForHash().get("user", "name"));

    // 根据大key获取所有的小key
    Set<Object> keys = redisTemplate.opsForHash().keys("user");
    System.out.println(keys);

    // 根据大key获取所有的值
    List<Object> values = redisTemplate.opsForHash().values("user");
    System.out.println(values);

    // 删除小key和值
    redisTemplate.opsForHash().delete("user", "age");
}

操作列表类型数据

基于刚才的命令，列表类型常见命令有：lpush lrange rpop lpop llen

/**
 * 操作列表类型的数据
 */
@Test
public void testList() {
    // 插入多个值[a,b,c]
    redisTemplate.opsForList().leftPushAll("mylist", "a", "b", "c");
    // 在列表左边插入一个值[d,a,b,c]
    redisTemplate.opsForList().leftPush("mylist", "d");
    // 获取列表中的数据
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("mylist", 0, -1));
    // 从左边弹出一个，并获取值，弹出后列表中删除
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().leftPop("mylist"));
    // 获取列表的长度
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().size("mylist"));
}

操作集合类型数据

基于刚才的命令，集合类型常见命令有：sadd smembers scard sinter sunion

/**
 * 操作集合类型的数据
 */
@Test
public void testSet() {
    // 添加数据
    redisTemplate.opsForSet().add("myset1", "a", "b", "c", "d");
    redisTemplate.opsForSet().add("myset2", "a", "b", "x", "y");
    // 获取集合中的所有成员
    Set<String> members = redisTemplate.opsForSet().members("myset1");
    System.out.println(members);

    // 获取集合大小
    long size = redisTemplate.opsForSet().size("myset1");
    System.out.println(size);

    // 交集
    Set<String> intersection = redisTemplate.opsForSet().intersect("myset1", "myset2");
    System.out.println("交集：" + intersection);
    // 并集
    Set<String> union = redisTemplate.opsForSet().union("myset1", "myset2");
    System.out.println("并集：" + union);
}

操作有序集合类型数据

基于刚才的命令，有序集合类型常见命令有：zadd zrange zincrby zrem

/**
 * 操作有序集合类型的数据
 */
@Test
public void testZset() {
    // 添加数据
    redisTemplate.opsForZSet().add("myzset", "a", 1);
    redisTemplate.opsForZSet().add("myzset", "b", 10);
    redisTemplate.opsForZSet().add("myzset", "c", 20);

    // 获取集合中的所有成员
    Set<String> members = redisTemplate.opsForZSet().range("myzset", 0, -1);
    System.out.println(members);

    // 给a成员的分数增加10
    redisTemplate.opsForZSet().incrementScore("myzset", "a", 10);

    // 删除a、b两个成员
    redisTemplate.opsForZSet().remove("myzset", "a", "b");
}

通用命令操作

基于刚才的命令，字符串类型常见命令有：keys exists type del

/**
 * 通用命令操作
 */
@Test
public void testCommon() {
    // 获取所有key
    Set<String> keys = redisTemplate.keys("*");
    System.out.println(keys);
    
    // 判断key是否存在
    Boolean isName = redisTemplate.hasKey("name");
    System.out.println(isName);
    
    // 获取key的类型
    DataType type = redisTemplate.type("myzset");
    System.out.println(type.name());
    
    // 删除key
    redisTemplate.delete("myzset");

}

项目集成Redis缓存

在目前的若依框架中，就是使用Redis来作为缓存的，核心配置类如下：

在zzyl-framework模块中的com.zzyl.framework.config.RedisConfig类
- 作用：配置类，开启了缓存注解、对象序列化和反序列化
  
  对象序列化是将对象转换为可存储或传输的字节序列的过程，这种序列化后的字节序列可以保存在文件，数据库或通过网络进行传输，将来需要用到对象时可以获取到序列化之后的结果，再反序列化为对象。
  
  想要实现序列化的类，必须实现Serializable接口
在com.zzyl.common.core.redis.RedisCache
- 封装了常见的操作Redis的方法，在业务开发中，可以直接使用这个类的方法来操作Redis

哪些数据需要添加放到缓存中

高频访问且变更较少的数据：用户信息（基本资料、权限）、配置信息（系统配置、业务规则等）
数据库查询结果：复杂的数据库查询（多表或量大且需要经常访问）
热门内容：热门文章、热门视频、热门评论等，访问量高的数据
临时数据：临时存储一些数据以便后续使用（如验证码、临时文件路径等），在内存中以便快速访问。
需要快速访问的小数据集：某些情况下，即使数据不大，但如果需要频繁访问，可以考虑将其缓存起来以提高性能。

缓存使用策略

查询数据：先查询缓存，再查询数据库

	@Autowired
    private RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;	
	/**
     * 查询所有护理项目
     *
     * @return 护理项目列表
     */
    @Override
    public List<NursingProjectVo> getAll() {
        // 从缓存中查询所有护理项目
        List<NursingProjectVo> list = (List<NursingProjectVo>) redisTemplate.opsForValue().get(CacheConstants.NURSING_PROJECT_ALL_KEY);
        // 如果缓存中查到了，直接返回
        if (ObjectUtil.isNotEmpty(list)) {
            return list;
        }
        // 如果缓存中没有查到，则从数据库中查询
        list = nursingProjectMapper.getAll();
        // 放入缓存中
        redisTemplate.opsForValue().set(CacheConstants.NURSING_PROJECT_ALL_KEY, list);
        // 返回结果
        return list;
    }

更新数据：先更新数据库，再删除缓存（增删改操作都要有走一步）

    /**
     * 新增护理项目
     * 
     * @param nursingProject 护理项目
     * @return 结果
     */
    @Override
    public int insertNursingProject(NursingProject nursingProject)
    {
        boolean flag = save(nursingProject);
        // 删除缓存
        deleteCache();
        return flag ? 1 : 0;
    }

    /**
     * 修改护理项目
     * 
     * @param nursingProject 护理项目
     * @return 结果
     */
    @Override
    public int updateNursingProject(NursingProject nursingProject)
    {
        boolean flag = updateById(nursingProject);
        // 删除缓存
        deleteCache();
        return flag ? 1 : 0;
    }

    /**
     * 批量删除护理项目
     * 
     * @param ids 需要删除的护理项目主键
     * @return 结果
     */
    @Override
    public int deleteNursingProjectByIds(Long[] ids)
    {
        boolean flag = removeByIds(Arrays.asList(ids));
        // 删除缓存
        deleteCache();
        return flag ? 1 : 0;
    }

    /**
     * 删除护理项目信息
     * 
     * @param id 护理项目主键
     * @return 结果
     */
    @Override
    public int deleteNursingProjectById(Long id)
    {
        boolean flag = removeById(id);
        // 删除缓存
        deleteCache();
        return flag ? 1 : 0;
    }

    private void deleteCache() {
        redisTemplate.delete(CacheConstants.NURSING_PROJECT_ALL_KEY);
    }

作为缓存的key推荐放到CacheConstants常量类中维护

    /**
     * 护理项目缓存的 key
     */
    public static final String NURSING_PROJECT_ALL_KEY = "nursingProject:all";

项目集成Redis缓存分几步？

1）分析功能模块中哪些接口可以使用缓存

2）引入依赖 spring-boot-starter-data-redis

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
</dependency>

在若依框架中已经集成了Redis的起步依赖。

3）编写操作Redis缓存的代码

4）可以再常量类 CacheConstants 中维护用于缓存的key

项目一系列-第8章性能优化&Redis基础

第8章性能优化&Redis基础

Redis概述

学习目标

Redis简介

Redis是什么？

关系型与非关系型数据库对比

Redis的应用场景

Redis环境准备

安装Redis

使用Docker安装Redis

Docker安装流程图示

Redis客户端图形工具

Redis客户端连接流程图

Spring Data Redis

Redis常见的客户端

概述

环境搭建

操作常见类型数据

操作字符串数据类型

操作哈希类型数据

操作列表类型数据

操作集合类型数据

操作有序集合类型数据

通用命令操作

项目集成Redis缓存

哪些数据需要添加放到缓存中

缓存使用策略

项目集成Redis缓存分几步？

网站公告

今日签到

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