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

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：

1. 下载Redis镜像：

   docker pull redis
   

2. 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 {@Autowiredprivate RedisTemplate<String, String> redisTemplate;@Testpublic 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keyredisTemplate.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  valueredisTemplate.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keySet<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10redisTemplate.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keySet<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keyredisTemplate.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

	@Autowiredprivate RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate;	/*** 查询所有护理项目** @return 护理项目列表*/@Overridepublic 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*/@Overridepublic 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*/@Overridepublic 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*/@Overridepublic 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*/@Overridepublic 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