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Spring Data Redis 从入门到精通：原理与实战指南

news 2025/7/25 22:18:25

一、Redis 基础概念
Redis（Remote Dictionary Server）是开源的内存键值对数据库，以高性能著称。它支持多种数据结构（String、Hash、List、Set、ZSet），并提供持久化机制（RDB、AOF）。
核心特点：
内存存储，读写速度极快（单线程处理命令，QPS 可达 10w+）
支持数据持久化，避免重启数据丢失
提供丰富的数据结构操作
支持主从复制、哨兵模式和集群部署
单线程模型，避免上下文切换开销


典型应用场景：
缓存（减轻数据库压力）
计数器 / 限速器（如点赞数、限流）
消息队列（基于 List 或 Pub/Sub）
会话存储（分布式系统共享 Session）
排行榜（ZSet 有序集合）


二、Spring Data Redis 入门
Spring Data Redis 是 Spring 家族的一部分，提供了简化 Redis 操作的抽象层。
核心组件：
RedisTemplate：操作 Redis 的核心类
StringRedisTemplate：RedisTemplate 的子类，专门处理字符串
RedisConnectionFactory：连接工厂，管理 Redis 连接
RedisSerializer：序列化器，处理数据的序列化与反序列化
快速上手步骤：
添加依赖（Maven）
xml
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
配置连接信息（application.properties）
properties
spring.redis.host=localhost
spring.redis.port=6379
spring.redis.password=yourpassword
使用 RedisTemplate 操作数据
java
@Service
public class RedisExampleService {
private final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    public RedisExampleService(RedisTemplate<String, Object> redisTemplate) {
this.redisTemplate = redisTemplate;
}

    // 存储字符串
public void setString(String key, String value) {
redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
}

    // 获取字符串
public String getString(String key) {
return (String) redisTemplate.opsForValue().get(key);
}

    // 存储 Hash
public void setHash(String key, String field, Object value) {
redisTemplate.opsForHash().put(key, field, value);
}

    // 获取 Hash
public Object getHash(String key, String field) {
return redisTemplate.opsForHash().get(key, field);
}
}
三、序列化机制详解
RedisTemplate 默认使用 JDK 序列化器，会导致存储的键值带有类信息前缀（如 \xAC\xED\x00\x05t\x00\x03key），可读性差且占用空间。
推荐配置 JSON 序列化：
java
@Configuration
public class RedisConfig {
@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
template.setConnectionFactory(factory);

        // 使用 Jackson 2 序列化器处理值
Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jsonSerializer = 
new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
ObjectMapper om = new ObjectMapper();
om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
om.activateDefaultTyping(
om.getPolymorphicTypeValidator(), 
ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL
);
jsonSerializer.setObjectMapper(om);

        // 使用 String 序列化器处理键
StringRedisSerializer stringSerializer = new StringRedisSerializer();
template.setKeySerializer(stringSerializer);
template.setHashKeySerializer(stringSerializer);
template.setValueSerializer(jsonSerializer);
template.setHashValueSerializer(jsonSerializer);

        template.afterPropertiesSet();
return template;
}
}
四、缓存注解实战
Spring Data Redis 提供了基于注解的缓存抽象，简化缓存操作。
核心注解：
@Cacheable：查询时先查缓存，没有则执行方法并缓存结果
@CachePut：强制更新缓存（无论是否存在）
@CacheEvict：清除缓存
@Caching：组合多个缓存注解
@CacheConfig：类级别的缓存配置
示例代码：
java
@Service
@CacheConfig(cacheNames = "users") // 默认缓存名称
public class UserService {

    @Cacheable(key = "#id") // 缓存键为方法参数 id
public User getUserById(Long id) {
System.out.println("查询数据库: " + id);
return userRepository.findById(id).orElse(null);
}

    @CachePut(key = "#user.id") // 更新缓存
public User updateUser(User user) {
return userRepository.save(user);
}

    @CacheEvict(key = "#id") // 清除缓存
public void deleteUser(Long id) {
userRepository.deleteById(id);
}

    @Caching(
evict = {
@CacheEvict(key = "#id"),
@CacheEvict(cacheNames = "userList", allEntries = true)
}
)
public void deleteAndFlush(Long id) {
userRepository.deleteById(id);
}
}
五、高级特性与最佳实践
Redis 事务
java
public void transactionExample() {
redisTemplate.execute(new SessionCallback<List<Object>>() {
@Override
public List<Object> execute(RedisOperations operations) throws DataAccessException {
operations.multi(); // 开启事务
operations.opsForValue().set("key1", "value1");
operations.opsForValue().increment("counter");
return operations.exec(); // 执行事务
}
});
}
分布式锁实现
java
public Boolean acquireLock(String lockKey, String requestId, long expireTime) {
return redisTemplate.execute((RedisCallback<Boolean>) connection -> {
JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection();
return "OK".equals(commands.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", expireTime));
});
}

public Boolean releaseLock(String lockKey, String requestId) {
String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
return redisTemplate.execute((RedisCallback<Boolean>) connection -> {
JedisCommands commands = (JedisCommands) connection.getNativeConnection();
return commands.eval(script, Collections.singletonList(lockKey), 
Collections.singletonList(requestId))
.equals(1L);
});
}
消息发布与订阅
java
// 发布者
public void publishMessage(String channel, String message) {
redisTemplate.convertAndSend(channel, message);
}

// 订阅者配置
@Configuration
public class RedisMessageConfig {
@Bean
RedisMessageListenerContainer container(
RedisConnectionFactory connectionFactory,
MessageListenerAdapter listenerAdapter) {

RedisMessageListenerContainer container = new RedisMessageListenerContainer();
container.setConnectionFactory(connectionFactory);
container.addMessageListener(listenerAdapter, new PatternTopic("chat"));
return container;
}

    @Bean
MessageListenerAdapter listenerAdapter(Receiver receiver) {
return new MessageListenerAdapter(receiver, "receiveMessage");
}
}

// 消息接收者
@Component
public class Receiver {
public void receiveMessage(String message) {
System.out.println("收到消息: " + message);
}
}


六、性能优化与监控
连接池配置
properties
spring.redis.lettuce.pool.max-active=8   # 最大连接数
spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1ms  # 获取连接的最大等待时间
spring.redis.lettuce.pool.max-idle=8     # 最大空闲连接数
spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0     # 最小空闲连接数
慢查询日志
properties
# redis.conf 配置
slowlog-log-slower-than 10000  # 记录超过 10ms 的命令
slowlog-max-len 128            # 最多保留 128 条日志
内存优化
合理设置过期时间
使用 Hash 结构减少键数量
避免大 Value（建议不超过 10KB）
七、集群与高可用
哨兵模式配置
properties
spring.redis.sentinel.master=mymaster
spring.redis.sentinel.nodes=192.168.1.1:26379,192.168.1.2:26379
spring.redis.password=yourpassword
集群模式配置
properties
spring.redis.cluster.nodes=192.168.1.1:7000,192.168.1.2:7001,192.168.1.3:7002
spring.redis.cluster.max-redirects=3  # 最大重定向次数
八、常见问题与解决方案
缓存穿透
空值缓存：查询不存在时也缓存空结果
布隆过滤器：预先过滤不可能存在的 key
缓存雪崩
过期时间打散：为缓存设置随机过期时间
多级缓存：本地缓存 + Redis 结合
缓存击穿
互斥锁：查询数据库时加锁，保证单线程访问
永不过期：热点数据不过期，异步更新
序列化异常
统一序列化方式
确保实体类实现 Serializable 接口
九、总结
Spring Data Redis 提供了强大而灵活的 Redis 操作能力，通过模板类和注解简化了开发流程。合理使用 Redis 可以显著提升应用性能，但需要注意分布式环境下的一致性、并发控制等问题。
建议实践：
优先使用 JSON 序列化
为缓存设置合理的过期时间
对热点数据进行预加载
监控 Redis 性能指标（内存、QPS、命中率）
生产环境采用集群部署确保高可用

http://www.dtcms.com/a/294545.html

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