Redis使用进阶

Redis之使用教程(Java版)

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关键词

• Jedis: redis java客户端实现.
• Lettuce: redis java客户端实现, 基于netty.
• spring-data-redis: Spring针对redis的封装, 配置简单, 提供了与Redis存储交互的抽象封装, 十分优雅, 也极具扩展性. 可集成Jedis、Lettuce等redis客户端. springboot2.0后官方默认集成的客户端从Jedis改为Lettuce.

前言

本文将针对使用Java集成Redis进行讲解, Jedis及Lettuce的使用仅作简单描述, spring的redis集成及使用将作为主要讲解内容.

Jedis

https://github.com/xetorthio/jedis

引入依赖:

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.3</version>
</dependency>

Jedis是对redis命令的封装, 使用上基本与redis-cli无异, 操作string的使用示例如下:

/** jedis pool */
private static final JedisPool POOL = new JedisPool(new JedisPoolConfig(), "test-redis-server", 6379);

// test Binary-safe strings with Jedis
try (Jedis jedis = POOL.getResource()){ 
    {   // SET mykey myvalue
        String result = jedis.set("mykey", "myvalue");
        LOGGER.info("cmd: SET mykey myvalue, result: {}", result);
    }
    {   // GET mykey
        String result = jedis.get("mykey");
        LOGGER.info("cmd: GET mykey, result: {}", result);
    }
    {   // KEYS my*
        Set<String> keys = jedis.keys("my*");
        LOGGER.info("cmd: KEYS my*, result: {}", JsonUtils.writeValueAsString(keys, true));
    }
    {   // EXISTS mykey
        Boolean result = jedis.exists("mykey");
        LOGGER.info("cmd: EXISTS mykey, result: {}", result);
    }
    {   // DEL mykey
        Long result = jedis.del("mykey");
        LOGGER.info("cmd: DEL mykey, result: {}", result);
    }
    {   // GET mykey
        String result = jedis.get("mykey");
        LOGGER.info("cmd: GET mykey, result: {}", result);
    }
}

• JedisPool: Jedis并不是线程安全的, 所以多线程情况下不应共用Jedis实例, 但创建大量的Jedis会造成不必要的开销甚至对性能产生较大影响, 故使用JedisPool来避免这些问题, 它是一个线程安全的网络连接池. 可以使用它可靠地创建多个Jedis实例, 完成后将Jedis实例回收到连接池中.
• JedisPool.getResource: 从连接池获取一个Jedis连接, 注意: Jedis使用完毕后需要调用Jedis.close方法释放资源.(Jedis实现了AutoCloseable, 推荐使用try-with-resource的写法)

Lettuce

https://lettuce.io/

引入依赖:

<dependency>
    <groupId>io.lettuce</groupId>
    <artifactId>lettuce-core</artifactId>
    <version>5.1.7.RELEASE</version>
</dependency>

Lettuce是一个可扩展的Redis客户端，用于构建非阻塞的Reactive应用程序. 它基于Netty框架构建, 性能较高, 且支持很多redis的高级特性. 目前springboot2.0已将Lettuce作为默认redis客户端. 与上一小节对应, 操作string的使用示例如下:

/** redis client */
private static final RedisClient CLIENT = RedisClient.create("redis://@test-redis-server:6379/0");

// test Binary-safe strings with Lettuce
try (StatefulRedisConnection<String, String> connection = CLIENT.connect()) {
    RedisCommands<String, String> commands = connection.sync();
    {   // SET mykey myvalue
        String result = commands.set("mykey", "myvalue");
        LOGGER.info("cmd: SET mykey myvalue, result: {}", result);
    }
    {   // GET mykey
        String result = commands.get("mykey");
        LOGGER.info("cmd: GET mykey, result: {}", result);
    }
    {   // KEYS my*
        List<String> keys = commands.keys("my*");
        LOGGER.info("cmd: KEYS my*, result: {}", JsonUtils.writeValueAsString(keys, true));
    }
    {   // EXISTS mykey
        Long result = commands.exists("mykey");
        LOGGER.info("cmd: EXISTS mykey, result: {}", result);
    }
    {   // DEL mykey
        Long result = commands.del("mykey");
        LOGGER.info("cmd: DEL mykey, result: {}", result);
    }
    {   // GET mykey
        String result = commands.get("mykey");
        LOGGER.info("cmd: GET mykey, result: {}", result);
    }
}

Spring 集成

spring-data-redis是Spring Data家族的一部分, 提供了简单的配置以轻松访问redis, 针对存储操作提供了低级别和高级别的抽象, 将开发人员从基础实现中解放出来.

引入依赖:

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <version>2.1.5.RELEASE</version>
</dependency>

使用spring-data-redis开发时, 可能最常使用的就是RedisTemplate, 所以在开始前我们先了解下RedisTemplate:

• RedisTemplate是一个简化了Redis访问的工具类.
• 线程安全(thread-safe), 作为单例使用即可.
• 其实现围绕execute方法, 支持callback, 它提供的RedisConnection处理方式不需要关心连接的声明周期(简言之就是不用创建也不用关连接)

使用方法很简单, 首先在Configuration中定义StringRedisTemplate的Bean:

/**
 * StringRedisTemplate
 * @param factory
 * @return
 */
@Bean
public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {

    StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate(factory);
    StringRedisSerializer serializer = new StringRedisSerializer();    // (一)
    template.setKeySerializer(serializer);    // (二)
    template.setHashKeySerializer(serializer);
    template.setValueSerializer(serializer);
    template.setHashValueSerializer(serializer);

    return template;
}

• (一): RedisSerializer: 对象到二进制数组序列化和反序列化接口, 序列化和反序列化key和value, StringRedisSerializer、GenericJackson2JsonRedisSerializer都是其实现.
• (二): KeySerializer用来序列化redis key, HashKeySerializer用来序列化redis hash数据结构的field. 请勿混淆.

当然, 不要忘记了application.yml中添加redis相关配置:

spring:
  redis:
    host: test-redis-server
    port: 6379

准备工作完成了, 现在就来体验一下, 同样地与前文对应, 操作string的使用示例如下: :

@Resource
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

/**
 * test Binary-safe strings with RedisTemplate
 */
@Test
public void testStringRedisTemplateSimple() {
    {   // SET mykey myvalue
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("mykey", "myvalue");
    }
    {   // GET mykey
        String result = stringRedisTemplate.opsForValue().get("mykey");
        LOGGER.info("cmd: GET mykey, result: {}", result);
    }
    {   // KEYS my*
        Set<String> keys = stringRedisTemplate.keys("my*");
        LOGGER.info("cmd: KEYS my*, result: {}", JsonUtils.writeValueAsString(keys, true));
    }
    {   // EXISTS mykey
        Boolean result = stringRedisTemplate.hasKey("mykey");
        LOGGER.info("cmd: EXISTS mykey, result: {}", result);
    }
    {   // DEL mykey
        Boolean result = stringRedisTemplate.delete("mykey");
        LOGGER.info("cmd: DEL mykey, result: {}", result);
    }
    {   // GET mykey
        String result = stringRedisTemplate.opsForValue().get("mykey");
        LOGGER.info("cmd: GET mykey, result: {}", result);
    }
}

• opsForValue: 获取Binary-safe strings的操作类ValueOperations( 即spring对redis操作的一个封装类. 同样地, 对hash、set等也有其对应的封装HashOperations、SetOperations等).

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进阶

划分应用缓存

不同应用的缓存可以简单地通过key的前缀来划分

让我们来思考这样一个问题, 如果我们想要对不同应用(服务)的缓存进行划分, 以便于管理和维护, 应该如何实现?

或许增加前缀是一个不错的想法, 但如果每次编码中都需要将前缀prefix拼接到key中, 一方面增加了工作量, 另一份面也增加了出错的风险, 如果忘记拼接了怎么办. 对, 也许你也想到了, 前文提到RedisSerializer是spring-data-redis对象到二进制数组序列化和反序列化接口, 用来序列化和反序列化key和value, 我们可以从这里做文章:

public interface RedisSerializer<T> {
    /**
     * Serialize the given object to binary data.
     *
     * @param t object to serialize. Can be {@literal null}.
     * @return the equivalent binary data. Can be {@literal null}.
     */
    @Nullable
    byte[] serialize(@Nullable T t) throws SerializationException;

    /**
     * Deserialize an object from the given binary data.
     *
     * @param bytes object binary representation. Can be {@literal null}.
     * @return the equivalent object instance. Can be {@literal null}.
     */
    @Nullable
    T deserialize(@Nullable byte[] bytes) throws SerializationException;
}

• serialize: 对象 -> byte数组.
• deserialize: byte数组 -> 对象.

RedisTemplate对redis的操作和RedisSerializer都有必然的联系, 那么可以通过实现该接口并指定RedisTemplate的KeySerializer来实现增加前缀的功能. 如此一来, 增加前缀的操作就从业务中剥离出来, 对于调用方来说, 完全是透明的, 还算优雅, 具体实现如下:

/**
 * generic redis key serializer
 * @author piaoruiqing
 * @date: 2019-06-11 22:37
 */
public class GenericRedisKeySerializer implements RedisSerializer<Object> {

    private final Charset charset;
    private String prefix;
    private int index;
    
    public GenericRedisKeySerializer(String prefix) {
        this(prefix, StandardCharsets.UTF_8);
    }

    public GenericRedisKeySerializer(String prefix, Charset charset) {
        Assert.notNull(charset);
        Assert.notNull(prefix);
        this.charset = charset;
        this.prefix = prefix + ":";
        index = this.prefix.length();
    }

    @Override
    public String deserialize(byte[] bytes) {
        
        if (null == bytes) {
            return null;
        }
        String key = new String(bytes, charset);
        if (key.indexOf(prefix) == 0) {
            return key.substring(index, key.length());
        }
        return key;
    }

    @Override
    public byte[] serialize(Object key) {

        if (null == key) {
            return null;
        }
        String string = key.toString();
        if (!string.startsWith(prefix)) {
            string = prefix + string;
        }
        return string.getBytes(charset);
    }
}

将前文的StringRedisTemplate稍作修改:

@Value("${spring.application.name:undefined}")
private String applicationName;
/**
 * StringRedisTemplate
 * @param factory
 * @return
 */
@Bean
public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {

    StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate(factory);
//        StringRedisSerializer serializer = new StringRedisSerializer();
    GenericRedisKeySerializer serializer = new GenericRedisKeySerializer(applicationName);
    template.setKeySerializer(serializer);
    template.setHashKeySerializer(serializer);
    template.setValueSerializer(serializer);
    template.setHashValueSerializer(serializer);
    return template;
}

• StringRedisSerializer替换为自定义的GenericRedisKeySerializer并指定前缀为应用名

体验一下:

stringRedisTemplate.opsForValue().set("mykey", "myvalue");
String result = stringRedisTemplate.opsForValue().get("mykey");  // "myvalue"

连接到redis查看key, 已经带有前缀了

root@ubuntu:/home/ubuntu# docker exec -it redis redis-cli
127.0.0.1:6379> keys *
1) "redis-simple:mykey"

自定义序列化

RedisTemplate默认使用JDK序列化JdkSerializationRedisSerializer, 我们可以指定使用其他方式的序列化, 比如JSON、protostuff

前文已经描述了如何自定义key的序列化方式, value的序列化配置与其相同, 都是实现RedisSerializer并在创建RedisTemplate时指定, 就不重复贴代码了.

常用的序列化方式有几种:

• JDK: 默认, 比较方便, 可序列化所有的类, 但速度慢且占空间较大.
• JSON: 性能好, 输出内容比较易读.
• Protostuff: 性能很高, 速度快且占用空间较小.

结语

本文针对redis讲解了redis java客户端的使用、与spring集成以及进阶使用, 后续将针对Redis的其他使用技巧进行讲解, 敬请关注.

参考文献

• https://redis.io
• https://spring.io/projects/spring-data-redis
• https://github.com/xetorthio/jedis
• https://lettuce.io/

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