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Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

开发技术 开发技术 4小时前 2次浏览

1.Redis key值操作以及RedisTemplate对应的API

本文默认使用RedisTemplate,关于RedisTemplate和StringRedisTemplate的区别如下

RedisTemplate和StringRedisTemplate
二者主要区别是他们使用的序列化类不一样,RedisTemplate使用的是JdkSerializationRedisSerializer, 
StringRedisTemplate使用的是StringRedisSerializer,两者的数据是不共通的。 1.RedisTemplate: RedisTemplate使用的是JDK的序列化策略,向Redis存入数据会将数据先序列化成字节数组然后在存入Redis数据库,这个时候打开Redis查看的时候,
你会看到你的数据不是以可读的形式展现的,而是以字节数组显示,类似下面:xACxEDx00x05tx05srx00。
所以使用RedisTemplate可以直接把一个java对象直接存储在redis里面。 2.StringRedisTemplate: StringRedisTemplate默认采用的是String的序列化策略,保存的key和value都是采用此策略序列化保存的。
StringRedisTemplate是继承RedisTemplate的,这种对redis的操方式更优雅,
因为RedisTemplate以字节数组的形式存储不利于管理,也不通用。

 如果存入的是简单的字符串使用StringRedisTemplate;

 如果存入的是复杂的对象用RedisTemplate;

1.1 Key操作

1.1.1 常用的key操作

keys *查看当前库所有key (匹配:keys *1)

public Set<String> keys(String pattern) {
  return redisTemplate.keys(pattern);
}
exists key判断某个key是否存在

public Boolean hasKey(String key) {
    return redisTemplate.hasKey(key);
}
type key 查看你的key是什么类型

public DataType type(String key) {
    return redisTemplate.type(key);
}
del key 删除指定的key数据

public void delete(String key) {
    redisTemplate.delete(key);
}
unlink key 根据value选择非阻塞删除,仅将keys从keyspace元数据中删除,真正的删除会在后续异步操作。

public void unlink(String key) {
    redisTemplate.unlink(key);
}
expire key 10 10秒钟:为给定的key设置过期时间

public Boolean expire(String key, long timeout, TimeUnit unit) {
    return redisTemplate.expire(key, timeout, unit);
}
ttl key 查看还有多少秒过期,-1表示永不过期,-2表示已过期

public Long getExpire(String key) {
    return redisTemplate.getExpire(key);
}
flushdb  清空当前库

public void flushdb() {
    Set<String> keys = redisTemplate.keys("*");
    redisTemplate.delete(keys);
}
dbsize  查看当前数据库的key的数量

// 令pattern = "*"
public Set<String> keys(String pattern) {
    return redisTemplate.keys(pattern);
}

2.Redis 五大数据类型操作以及RedisTemplate对应的API

2.1 String类型

String是Redis最基本的类型,你可以理解成与Memcached一模一样的类型,一个key对应一个value。String类型是二进制安全的。意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。String类型是Redis最基本的数据类型,一个Redis中字符串value最多可以是512M。
1.缓存结构体信息:
将结构体json序列化成字符串,然后将字符串保存在redis的value中,将结构体的业务唯一标示作为key;这种保存json的用法用的最多的场景就是缓存用户信息,
将用户bean信息转成json再序列化为字符串作为value保存在redis中,将用户id作为key。从代码中获取用户缓存信息就是一个逆过程,
根据userid作为key获取到结构体json,然后将json转成java bean。
2.计数功能: 我们都知道redis是单线程模式,并且redis将很多常用的事务操作进行了封装,这里我们最常用的就是数值自增或自减,redis的作者封装了incr可以进行自增,
没调用一次自增1,因为redis是单线程运行,所以就算client是多线程调用那么也是正确自增,因为incr命令中将read和write做了事务封装。
同样可以设置incr的step,每次根据step进行自增,当然如果要达到自减的效果,那么只要将step设置为负数就可以了。 计数功能使用的场景很多,我们之前经常用在实时计数统计场景,也用在过库存场景、限流计数场景等等,而且redis的性能也是非常高的,
对于一般的并发量没那么高的系统都是适用的。

2.1.1 String的数据结构

String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串,内部结构实现上类似于JavaArrayList,采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.

Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

如上图中所示,内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时,扩容都是加倍现有的空间,如果超过1M,扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M

2.1.2 String常用指令

set <key><value>添加键值对

public void set(String key, String value) {
    redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
}
set ... nx:当数据库中key不存在时,可以将key-value添加数据库

public boolean setIfAbsent(String key, String value) {
    return redisTemplate.opsForValue().setIfAbsent(key, value);
}
set ... xx:当数据库中key存在时,可以将key-value添加数据库,与nx参数互斥

public boolean setIfPresent(String key, String value) {
    return redisTemplate.opsForValue().setIfPresent(key, value);
}
set ... ex:设置key的超时秒数
set ... px:设置key的超时毫秒数

public void setEx(String key, String value, long timeout, TimeUnit unit) {
    redisTemplate.opsForValue().set(key, value, timeout, unit);
}
get <key>查询对应键值

public Object get(String key) {
    return redisTemplate.opsForValue().get(key);
}
append <key><value>将给定的<value> 追加到原值的末尾

public Integer append(String key, String value) {
    return redisTemplate.opsForValue().append(key, value);
}
strlen <key>获得值的长度

public Long size(String key) {
    return redisTemplate.opsForValue().size(key);
} 
incr <key> 将 key 中储存的数字值增1,只能对数字值操作,如果为空,新增值为1
decr <key> 将 key 中储存的数字值减1,只能对数字值操作,如果为空,新增值为-1
incrby / decrby <key><步长>将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。

public Long incrBy(String key, long increment) {
    return redisTemplate.opsForValue().increment(key, increment);
}
mset <key1><value1><key2><value2> ..... 同时设置一个或多个 key-value对

public void multiSet(Map<String, String> maps) {
    redisTemplate.opsForValue().multiSet(maps);
}
mget <key1><key2><key3> ..... 同时获取一个或多个 value

public List<Object> multiSet(Collection<String> keys) {
    return redisTemplate.opsForValue().multiGet(keys);
}
msetnx <key1><value1><key2><value2> ..... 同时设置一个或多个 key-value 对,当且仅当所有给定 key 都不存在。原子性,有一个失败则都失败

public boolean multiSetIfAbsent(Map<String, String> maps) {
    return redisTemplate.opsForValue().multiSetIfAbsent(maps);
}
getrange <key><起始位置><结束位置>获得值的范围,类似java中的substring,前包,后包

public Object getRange(String key, long start, long end) {
    return redisTemplate.opsForValue().get(key, start, end);
}
setrange <key><起始位置><value> 用 <value> 覆写<key>所储存的字符串值,从<起始位置>开始(索引从0开始)。

public void setRange(String key, String value, long offset) {
    redisTemplate.opsForValue().set(key, value, offset);
}
getset <key><value> 以新换旧,设置了新值同时获得旧值。

public Object getAndSet(String key, String value) {
    return redisTemplate.opsForValue().getAndSet(key, value);
}

2.2 List类型

Redis 列表List类型是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)。它的底层实际是个双向链表,对两端的操作性能很高,通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

应用场景

1.list列表结构常用来做异步队列使用
将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进 Redis 的列表,另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。

2.list可用于秒杀抢购场景
在商品秒杀场景最怕的就是商品超卖,为了解决超卖问题,我们经常会将库存商品缓存到类似MQ的队列中,多线程的购买请求都是从队列中取,
取完了就卖完了,但是用MQ处理的化有点重,这里就可以使用redis的list数据类型来实现,在秒杀前将本场秒杀的商品放到list中,
因为list的pop操作是原子性的,所以即使有多个用户同时请求,也是依次pop,list空了pop抛出异常就代表商品卖完了。

2.2.1 List的数据结构

List的数据结构为快速链表quickList首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储,这个结构是ziplist,也即是压缩列表。它将所有的元素紧挨着一起存储,分配的是一块连续的内存。当数据量比较多的时候才会改成quicklist因为普通的链表需要的附加指针空间太大,会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据,结构上还需要两个额外的指针prevnext

Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能,又不会出现太大的空间冗余。 

2.2.2 List常用的指令

lpush/rpush <key><value1><value2><value3> .... 从左边/右边插入一个或多个值。

public Long lLeftPush(String key, String value) {
    return redisTemplate.opsForList().leftPush(key, value);
}

public Long lLeftPushAll(String key, String... value) {
    return redisTemplate.opsForList().leftPushAll(key, value);
}

public Long lLeftPushAll(String key, Collection<String> value) {
    return redisTemplate.opsForList().leftPushAll(key, value);
}
lpop/rpop <key>从左边/右边吐出一个值。值在键在,值光键亡。

public Object lLeftPop(String key) {
    return redisTemplate.opsForList().leftPop(key);
}
rpoplpush <key1><key2>  从<key1>列表右边吐出一个值,插到<key2>列表左边。

public Object lRightPopAndLeftPush(String sourceKey, String destinationKey) {
    return redisTemplate.opsForList().rightPopAndLeftPush(sourceKey, destinationKey);
}
lrange <key><start><stop>按照索引下标获得元素(从左到右)

lrange <key> 0 -1 0左边第一个,-1右边第一个,(0-1表示获取所有)


public List<Object> lRange(String key, long start, long end) {
    return redisTemplate.opsForList().range(key, start, end);
}
lindex <key><index>按照索引下标获得元素(从左到右)

public Object lIndex(String key, long index) {
    return redisTemplate.opsForList().index(key, index);
}
llen <key>获得列表长度

public Long lLen(String key) {
    return redisTemplate.opsForList().size(key);
}
lset<key><index><value>将列表key下标为index的值替换成value

public void lSet(String key, long index, String value) {
    redisTemplate.opsForList().set(key, index, value);
}
linsert <key> before <value><newvalue>  在<value>的前面插入<newvalue>插入值

public Long lLeftPush(String key, String pivot, String value) {
    return redisTemplate.opsForList().leftPush(key, pivot, value);
}
lrem <key><n><value>   n>0 从左边到右删除n个value, n<0从右到左删除n个value

public Long lRemove(String key, long index, String value) {
    return redisTemplate.opsForList().remove(key, index, value);
}

2.3 Set类型

Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能,特殊之处在于set是可以自动排重的,当你需要存储一个列表数据,又不希望出现重复数据时,set是一个很好的选择,并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口,这个也是list所不能提供的。

RedisSetstring类型的无序集合它底层其实是一个valuenullhash,所以添加,删除,查找复杂度都是O(1)。一个算法,随着数据的增加,执行时间的长短,如果是O(1),数据增加,查找数据的时间不变.使用场景也是比较单一的,就是用在一些去重的场景里,例如每个用户只能参与一次活动、一个用户只能中奖一次等等去重场景。

2.3.1 Set的数据结构

Set数据结构是dict字典,字典是用哈希表实现的。

JavaHashSet的内部实现使用的是HashMap,只不过所有的value都指向同一个对象。Redisset结构也是一样,它的内部也使用hash结构,所有的value都指向同一个内部值。

2.3.2 Set常用的指令

sadd <key><value1><value2> ..... 将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中,已经存在的 member 元素将被忽略

public Long sAdd(String key, String... values) {
    return redisTemplate.opsForSet().add(key, values);
}
smembers <key> 取出该集合的所有值。

public Set<Object> setMembers(String key) {
    return redisTemplate.opsForSet().members(key);
}
sismember <key><value> 判断集合<key>是否为含有该<value>值,有1,没有0

public Boolean sIsMember(String key, Object value) {
    return redisTemplate.opsForSet().isMember(key, value);
}
scard<key> 返回该集合的元素个数。

public Long sSize(String key) {
    return redisTemplate.opsForSet().size(key);
}
srem <key><value1><value2> .... 删除集合中的某个元素。

public Long sRemove(String key, Object... values) {
    return redisTemplate.opsForSet().remove(key, values);
}
spop <key> 随机从该集合中吐出一个值。

public Object sPop(String key) {
    return redisTemplate.opsForSet().pop(key);
}
srandmember <key><n> 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。

public List<Object>sRandomMembers(String key, long count) {
    return redisTemplate.opsForSet().randomMembers(key, count);
}
smove <source><destination>value 把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合

public Boolean sMove(String key, String value, String destKey) {
    return redisTemplate.opsForSet().move(key, value, destKey);
}
sinter <key1><key2> 返回两个集合的交集元素。

public Set<Object> sIntersect(String key, String otherKey) {
    return redisTemplate.opsForSet().intersect(key, otherKey);
}
sunion <key1><key2> 返回两个集合的并集元素。

public Set<Object> sUnion(String key, String otherKeys) {
    return redisTemplate.opsForSet().union(key, otherKeys);
}
sdiff <key1><key2> 返回两个集合的差集元素(key1中的,不包含key2中的)

public Set<Object> sDifference(String key, String otherKey) {
    return redisTemplate.opsForSet().difference(key, otherKey);
}

2.4 Hash类型

Redis hash 是一个键值对集合。Redis hash是一个string类型的fieldvalue的映射表,hash特别适合用于存储对象。类似Java里面的Map<String,Object>用户ID查找key,存储的value用户对象包含姓名,年龄,生日等信息,如果用普通的key/value结构来存储

主要有以下2种存储方式:

Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

 第一种方式将用户ID作为查找key,把其他信息封装成一个对象以序列化的方式存储,这种方式的缺点是,增加了序列化/反序列化的开销,并且在需要修改其中一项信息时,需要把整个对象取回,并且修改操作需要对并发进行保护,引入CAS等复杂问题。

Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

第二种方法是这个用户信息对象有多少成员就存成多少个key-value对儿,用用户ID+对应属性的名称作为唯一标识来取得对应属性的值,虽然省去了序列化开销和并发问题,但是用户ID为重复存储,如果存在大量这样的数据,内存浪费还是非常吓人的。

那么Redis提供的Hash很好的解决了这个问题,Redis的Hash实际是内部存储的Value为一个HashMap,并提供了直接存取这个Map成员的接口,通过key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了,既不需要重复存储数据,也不会带来序列化和并发修改控制的问题,如下图: 

 Redis(二) 数据类型操作指令以及对应的RedisTemplate方法

常用使用场景

(1)保存结构体信息

hash字典类型也是比较适合保存结构体信息的,不同于字符串一次序列化整个对象,hash可以对用户结构中的每个字段单独存储。这样当我们需要获取结构体信息时可以进行部分获取,而不用序列化所有字段,而将整个字符串保存的结构体信息只能一次性全部读取。

2.4.1 Hash的数据结构

Hash类型对应的数据结构是两种:ziplist(压缩列表),hashtable(哈希表)。当field-value长度较短且个数较少时,使用ziplist,否则使用hashtable

2.4.2 Hash常用的指令

hset <key><field><value>  给<key>集合中的 <field>键赋值<value>

public void hPut(String key, String hashKey, String value) {
    redisTemplate.opsForHash().put(key, hashKey, value);
}
hget <key1><field>  从<key1>集合<field>取出 value

public Object hGet(String key, String field) {
    return redisTemplate.opsForHash().get(key, field);
}
hmset <key1><field1><value1><field2><value2>...   批量设置hash的值

public void hPutAll(String key, Map<String, String> maps) {
    redisTemplate.opsForHash().putAll(key, maps);
}
hexists<key1><field>  查看哈希表 key 中,给定域 field 是否存在。

public boolean hExists(String key, String field) {
    return redisTemplate.opsForHash().hasKey(key, field);
}
hkeys <key>  列出该hash集合的所有field

public Set<Object> hKeys(String key) {
    return redisTemplate.opsForHash().keys(key);
}
hvals <key>  列出该hash集合的所有value

public List<Object> hValues(String key) {
    return redisTemplate.opsForHash().values(key);
}
hincrby <key><field><increment>  为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 1 -1

public Double hIncrByFloat(String key, Object field, double delta) {
    return redisTemplate.opsForHash().increment(key, field, delta);
}
hsetnx <key><field><value>  将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ,当且仅当域 field 不存在 .

public Boolean hPutIfAbsent(String key, String hashKey, String value) {
    return redisTemplate.opsForHash().putIfAbsent(key, hashKey, value);
} 

2.5 Zset类型

Redis有序集合zset与普通集合set非常相似,是一个没有重复元素的字符串集合。不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分(score,这个评分(score)被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的,但是评分可以是重复了

因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分(score)或者次序(position)来获取一个范围的元素。访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。

常用使用场景

(1)各类热门排序场景

例如热门歌曲榜单列表,value值是歌曲ID,score是播放次数,这样就可以对歌曲列表按播放次数进行排序

当然还有类似微博粉丝列表、评论列表等等,可以将value定义为用户ID、评论ID,score定义为关注时间、评论点赞次数等等。

2.5.1 Zset的数据结构

SortedSet(zset)Redis提供的一个非常特别的数据结构,一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>,可以给每一个元素value赋予一个权重score,另一方面它又类似于TreeSet,内部的元素会按照权重score进行排序,可以得到每个元素的名次,还可以通过score的范围来获取元素的列表。

zset底层使用了两个数据结构

1hashhash的作用就是关联元素value和权重score,保障元素value的唯一性,可以通过元素value找到相应的score值。

2)跳跃表,跳跃表的目的在于给元素value排序,根据score的范围获取元素列表。

2.5.2 Zset常用的指令

zadd <key><score1><value1><score2><value2>…  将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。

public Boolean zAdd(String key, String value, double score) {
    return redisTemplate.opsForZSet().add(key, value, score);
}

public Long zAdd(String key, Set<TypedTuple<Object>> values) {
    return redisTemplate.opsForZSet().add(key, values);
}
zrange <key><start><stop> [WITHSCORES]  返回有序集 key 中,下标在<start><stop>之间的元素 带WITHSCORES,可以让分数一起和值返回到结果集。

public Set<TypedTuple<Object>> zRangeWithScores(String key, long start,long end) {
    return redisTemplate.opsForZSet().rangeWithScores(key, start, end);
}
zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]  返回有序集 key 中,所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。

public Set<TypedTuple<Object>> zRangeByScoreWithScores(String key,double min, double max, long start, long end) {
    return redisTemplate.opsForZSet().rangeByScoreWithScores(key, min, max,start, end);
}
zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset count]  同上,改为从大到小排列。

public Set<TypedTuple<Object>> zReverseRangeWithScores(String key,long start, long end) {
    return redisTemplate.opsForZSet().reverseRangeWithScores(key, start,end);
}
zincrby <key><increment><value> 为元素的score加上增量

public Double zIncrementScore(String key, String value, double delta) {
    return redisTemplate.opsForZSet().incrementScore(key, value, delta);
}
zrem <key><value>  删除该集合下,指定值的元素

public Long zRemove(String key, Object... values) {
    return redisTemplate.opsForZSet().remove(key, values);
}
zcount <key><min><max>  统计该集合,分数区间内的元素个数

public Long zCount(String key, double min, double max) {
    return redisTemplate.opsForZSet().count(key, min, max);
}
zrank <key><value>  返回该值在集合中的排名,从0开始。

public Long zReverseRank(String key, Object value) {
    return redisTemplate.opsForZSet().reverseRank(key, value);
}

 

代码地址:https://github.com/showkawa/springdoc-test/blob/main/src/main/java/com/brian/demo/tool/RedisUtil.java

全部redis指令可查看:http://www.redis.cn/commands.html


程序员灯塔
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