Spring Boot 整合 Redis 缓存

沉默王二2022年4月29日
大约 13 分钟

作为开发者,相信大家都知道 Redis 的重要性。Redis 是使用 C 语言开发的一个高性能键值对数据库,是互联网技术领域使用最为广泛的存储中间件,它是「Remote Dictionary Service」的首字母缩写,也就是「远程字典服务」。

Redis 以超高的性能、完美的文档、简洁的源码著称,国内外很多大型互联网公司都在用,比如说阿里、腾讯、GitHub、Stack Overflow 等等。当然了,中小型公司也都在用。

安装 Redis

Redis 的官网提供了各种平台的安装包,Linux、macOS、Windows 的都有。

官方地址:https://redis.io/docs/getting-started/open in new window

我目前用的是 macOS,直接执行 brew install redis 就可以完成安装了。

完成安装后执行 redis-server 就可以启动 Redis 服务了。

Windows 用户可以通过我之前提到的 chocolatey 命令行软件管理神器open in new window安装(可以戳链接了解详情),只需要一行命令 choco install redis 就可以完成安装了,非常方便。

生产环境中,我们通常会在 Linux 上安装 Redis。我的服务器上安装了宝塔面板,可以直接在软件商店里搜「Redis」关键字,然后直接安装(我已经安装过了)。

顺带安装一下 Redis 客户端工具,推荐 GitHub 星标 20k+ 的 AnotherRedisDesktopManager,一款 🚀🚀🚀 更快、更好、更稳定的Redis桌面(GUI)管理客户端,支持 Windows、macOS 和 Linux,性能出众,可以轻松加载海量键值。

https://github.com/qishibo/AnotherRedisDesktopManageropen in new window

安装完成后,链接 Redis 服务:

Redis 数据类型

Redis支持五种数据类型:string(字符串),hash(哈希),list(列表),set(集合)及zset(sorted set:有序集合)。

Redis 教程:https://www.redis.net.cn/tutorial/3508.htmlopen in new window

1)string

string 是 Redis 最基本的数据类型,一个key对应一个value。

我们可以通过 AnotherRedisDesktopManager 客户端来练习一下基本的 set、get 命令(参考 Redis 文档,客户端会有提示,所以命令完全不用死记硬背)。

对应文本命令:

## 增加一个 key 为 name,value 为 沉默王二
> set name '沉默王二'
OK
## 获取
> get name
沉默王二
> set name '沉默王三'
OK
> get name
沉默王三
## 删除
> del name
1
> get name
null
## 测试是否存在 name
> EXISTS key
0
> EXISTS name
0

2)hash

Redis hash 是一个键值对集合,值可以看成是一个 Map。

## 清除数据库
> flushdb
OK
## 创建 hash,key 为 user_hset 字段为 user1,值为 沉默王二
> hset user_hset user1 沉默王二
1
> hset user_hset user2 沉默王三
1
## 字段长度
> hlen user_hset
2
## 所有字段
> HKEYS user_hset
user1
user2
## 所有值
> hvals user_hset
沉默王二
沉默王三
## 字段 user1 的值
> hget user_hset user1
沉默王二
## 获取 key 为 user_hset 的所有字段和值
> hgetall user_hset
user1
沉默王二
user2
沉默王三
## 更新字段
> hset user_hset user1 沉默王四
0
> hgetall user_hset
user1
沉默王四
user2
沉默王三
> hdel user_hset user1
1
> hgetall user_hset
user2
沉默王三

3)list

list 是一个简单的字符串列表,按照插入顺序排序。

## 添加 key 为 user_list value 为 沉默王二、沉默万三的集合
> lpush user_list 沉默王二 沉默王三
2
## 查询
> lrange user_list 0 -1
沉默王三
沉默王二
## 往尾部添加
> rpush user_list 沉默王二是沙比
3
## 头部添加
> lpush user_list 沉默王二是傻叉
4
> lrange user_list 0 -1
沉默王二是傻叉
沉默王三
沉默王二
沉默王二是沙比
## 更新 index 为 0 的值
> lset user_list 0 沉默王四
OK
> lrange user_list 0 -1
沉默王四
沉默王三
沉默王二
沉默王二是沙比
## 删除 index 为 0 的值
> lrem user_list 0 沉默王四
1
> lrange user_list 0 -1
沉默王三
沉默王二
沉默王二是沙比

4)set

set 是 string 类型的无序集合,不允许有重复的元素。

## 添加 key 为 user_set value 为沉默王二 沉默王三 沉默王二的狗腿子的集合
> sadd user_set 沉默王二 沉默王三 沉默王二的狗腿子
3
## 查询
> smembers user_set
沉默王二
沉默王二的狗腿子
沉默王三
## 删除 value 为沉默王二的元素
> srem user_set 沉默王二
1
> smembers user_set
沉默王二的狗腿子
沉默王三
## 添加
> sadd user_set 沉默王二
1
> smembers user_set
沉默王二
沉默王二的狗腿子
沉默王三

5)sorted set

sorted set 是 string 类型的有序集合,不允许有重复的元素。

> FLUSHDB
OK
## 添加 key 为 user_zset 分数为 1 值为沉默王二、分数为 2 值为沉默王三、分数为 3 值为沉默王二的狗腿子
> zadd user_zset 1 沉默王二 2 沉默王三 3 沉默王二的狗腿子
3
## 查询
> zrange user_zset 0 -1
沉默王二
沉默王三
沉默王二的狗腿子
## 反转
> zrevrange user_zset 0 -1
沉默王二的狗腿子
沉默王三
沉默王二
## 查询元素沉默王二的分数
> zscore user_zset 沉默王二
1

Spring Boot 整合 Redis

第一步,在 pom.xml 文件中添加 Redis 的 starter。

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

第二步,在 application.yml 文件中添加 Redis 的配置信息

spring:
  redis:
    host: xxx.xxx.99.232 # Redis服务器地址
    database: 0 # Redis数据库索引(默认为0)
    port: 6379 # Redis服务器连接端口
    password: xxx # Redis服务器连接密码(默认为空)

第三步,在测试类中添加以下代码。

@SpringBootTest
class CodingmoreRedisApplicationTests {
    @Resource
    private RedisTemplate redisTemplate;

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Test
    public void testRedis() {
        // 添加
        redisTemplate.opsForValue().set("name","沉默王二");
        // 查询
        System.out.println(redisTemplate.opsForValue().get("name"));
        // 删除
        redisTemplate.delete("name");
        // 更新
        redisTemplate.opsForValue().set("name","沉默王二的狗腿子");
        // 查询
        System.out.println(redisTemplate.opsForValue().get("name"));

        // 添加
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("name","沉默王二");
        // 查询
        System.out.println(stringRedisTemplate.opsForValue().get("name"));
        // 删除
        stringRedisTemplate.delete("name");
        // 更新
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("name","沉默王二的狗腿子");
        // 查询
        System.out.println(stringRedisTemplate.opsForValue().get("name"));

    }

}

RedisTemplate 和 StringRedisTemplate 都是 Spring Data Redis 提供的模板类,可以对 Redis 进行操作,后者针对键值对都是 String 类型的数据,前者可以是任何类型的对象。

RedisTemplate 和 StringRedisTemplate 除了提供 opsForValue 方法来操作字符串之外,还提供了以下方法:

  • opsForList:操作 list
  • opsForSet:操作 set
  • opsForZSet:操作有序 set
  • opsForHash:操作 hash

运行测试类后可以在控制台看到以下输出信息:

也可以通过 AnotherRedisDesktopManager 客户端查看 Redis 数据库中的数据。

编程喵整合 Redis

编程喵是一个 Spring Boot + Vue 的前后端分离项目,要整合 Redis 的话,最好的方式是使用 Spring Cache,仅仅通过 @Cacheable、@CachePut、@CacheEvict、@EnableCaching 等注解就可以轻松使用 Redis 做缓存了。

1)@EnableCaching,开启缓存功能。

2)@Cacheable,调用方法前,去缓存中找,找到就返回,找不到就执行方法,并将返回值放到缓存中。

3)@CachePut,方法调用前不会去缓存中找,无论如何都会执行方法,执行完将返回值放到缓存中。

4)@CacheEvict,清理缓存中的一个或多个记录。

Spring Cache 是 Spring 提供的一套完整的缓存解决方案,虽然它本身没有提供缓存的实现,但它提供的一整套接口、规范、配置、注解等,可以让我们无缝衔接 Redis、Ehcache 等缓存实现。

Spring Cache 的注解(前面提到的四个)会在调用方法之后,去缓存方法返回的最终结果;或者在方法调用之前拿缓存中的结果,当然还有删除缓存中的结果。

这些读写操作不用我们手动再去写代码实现了,直接交给 Spring Cache 来打理就 OK 了,是不是非常贴心?

第一步,在 pom.xml 文件中追加 Redis 的 starter。

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

第二步,在 application.yml 文件中添加 Redis 链接配置。

spring:
    redis:
        host: 118.xx.xx.xxx # Redis服务器地址
        database: 0 # Redis数据库索引(默认为0)
        port: 6379 # Redis服务器连接端口
        password: xx # Redis服务器连接密码(默认为空)
        timeout: 1000ms # 连接超时时间(毫秒)

第三步,新增 RedisConfig.java 类,通过 RedisTemplate 设置 JSON 格式的序列化器,这样的话存储到 Redis 里的数据将是有类型的 JSON 数据,例如:

@EnableCaching
@Configuration
public class RedisConfig extends CachingConfigurerSupport {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);

        // 通过 Jackson 组件进行序列化
        RedisSerializer<Object> serializer = redisSerializer();

        // key 和 value
        // 一般来说, redis-key采用字符串序列化;
        // redis-value采用json序列化, json的体积小,可读性高,不需要实现serializer接口。
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(serializer);

        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(serializer);

        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
    }

    @Bean
    public RedisSerializer<Object> redisSerializer() {
        //创建JSON序列化器
        Jackson2JsonRedisSerializer<Object> serializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        // https://www.cnblogs.com/shanheyongmu/p/15157378.html
        // objectMapper.enableDefaultTyping()被弃用
        objectMapper.activateDefaultTyping(
                LaissezFaireSubTypeValidator.instance,
                ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL,
                JsonTypeInfo.As.WRAPPER_ARRAY);
        serializer.setObjectMapper(objectMapper);
        return serializer;
    }

}

通过 RedisCacheConfiguration 设置超时时间,来避免产生很多不必要的缓存数据。

@Bean
public RedisCacheManager redisCacheManager(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
    RedisCacheWriter redisCacheWriter = RedisCacheWriter.nonLockingRedisCacheWriter(redisConnectionFactory);
    //设置Redis缓存有效期为1天
    RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
            .serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(redisSerializer())).entryTtl(Duration.ofDays(1));
    return new RedisCacheManager(redisCacheWriter, redisCacheConfiguration);
}

第四步,在标签更新接口中添加 @CachePut 注解,也就是说方法执行前不会去缓存中找,但方法执行完会将返回值放入缓存中。

@Controller
@Api(tags = "标签")
@RequestMapping("/postTag")
public class PostTagController {

    @Autowired
    private IPostTagService postTagService;
    @Autowired
    private IPostTagRelationService postTagRelationService;

    @RequestMapping(value = "/update", method = RequestMethod.POST)
    @ResponseBody
    @ApiOperation("修改标签")
    @CachePut(value = "codingmore", key = "'codingmore:postags:'+#postAddTagParam.postTagId")
    public ResultObject<String> update(@Valid PostTagParam postAddTagParam) {
        if (postAddTagParam.getPostTagId() == null) {
            return ResultObject.failed("标签id不能为空");
        }
        PostTag postTag = postTagService.getById(postAddTagParam.getPostTagId());
        if (postTag == null) {
            return ResultObject.failed("标签不存在");
        }
        QueryWrapper<PostTag> queryWrapper = new QueryWrapper<>();
        queryWrapper.eq("description", postAddTagParam.getDescription());
        int count = postTagService.count(queryWrapper);
        if (count > 0) {
            return ResultObject.failed("标签名称已存在");
        }
        BeanUtils.copyProperties(postAddTagParam, postTag);
        return ResultObject.success(postTagService.updateById(postTag) ? "修改成功" : "修改失败");
    }
}

注意看 @CachePut 注解这行代码:

@CachePut(value = "codingmore", key = "'codingmore:postags:'+#postAddTagParam.postTagId")
  • value:缓存名称,也就是缓存的命名空间,value 这里应该换成 namespace 更好一点;
  • key:用于在命名空间中缓存的 key 值,可以使用 SpEL 表达式,比如说 'codingmore:postags:'+#postAddTagParam.postTagId
  • 还有两个属性 unless 和 condition 暂时没用到,分别表示条件符合则不缓存,条件符合则缓存。

第五步,启动服务器端,启动客户端,修改标签进行测试。

通过 Red 客户端(一款 macOS 版的 Redis 桌面工具),可以看到刚刚更新的返回值已经添加到 Redis 中了。

使用 Redis 连接池

Redis 是基于内存的数据库,本来是为了提高程序性能的,但如果不使用 Redis 连接池的话,建立连接、断开连接就需要消耗大量的时间。

用了连接池,就可以实现在客户端建立多个连接,需要的时候从连接池拿,用完了再放回去,这样就节省了连接建立、断开的时间。

要使用连接池,我们得先了解 Redis 的客户端,常用的有两种:Jedis 和 Lettuce。

  • Jedis:Spring Boot 1.5.x 版本时默认的 Redis 客户端,实现上是直接连接 Redis Server,如果在多线程环境下是非线程安全的,这时候要使用连接池为每个 jedis 实例增加物理连接;
  • Lettuce:Spring Boot 2.x 版本后默认的 Redis 客户端,基于 Netty 实现,连接实例可以在多个线程间并发访问,一个连接实例不够的情况下也可以按需要增加连接实例。

它俩在 GitHub 上都挺受欢迎的,大家可以按需选用。

我这里把两种客户端的情况都演示一下,方便小伙伴们参考。

1)Lettuce

第一步,修改 application-dev.yml,添加 Lettuce 连接池配置(pool 节点)。

spring:
    redis:
        lettuce:
          pool:
            max-active: 8 # 连接池最大连接数
            max-idle: 8 # 连接池最大空闲连接数
            min-idle: 0 # 连接池最小空闲连接数
            max-wait: -1ms # 连接池最大阻塞等待时间,负值表示没有限制

第二步,在 pom.xml 文件中添加 commons-pool2 依赖,否则会在启动的时候报 ClassNotFoundException 的错。这是因为 Spring Boot 2.x 里默认没启用连接池。

Caused by: java.lang.ClassNotFoundException: org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig
    at java.net.URLClassLoader.findClass(URLClassLoader.java:381)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:424)
    at sun.misc.Launcher$AppClassLoader.loadClass(Launcher.java:335)
    at java.lang.ClassLoader.loadClass(ClassLoader.java:357)
    ... 153 common frames omitted

添加 commons-pool2 依赖:

<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    <version>2.6.2</version>
    <type>jar</type>
    <scope>compile</scope>
</dependency>

重新启动服务,在 RedisConfig 类的 redisTemplate 方法里对 redisTemplate 打上断点,debug 模式下可以看到连接池的配置信息(redisConnectionFactory→clientConfiguration→poolConfig)。如下图所示。

如果在 application-dev.yml 文件中没有添加 Lettuce 连接池配置的话,是不会看到

2)Jedis

第一步,在 pom.xml 文件中添加 Jedis 依赖,去除 Lettuce 默认依赖。

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>io.lettuce</groupId>
            <artifactId>lettuce-core</artifactId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>

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

第二步,修改 application-dev.yml,添加 Jedis 连接池配置。

spring:
    redis:
        jedis:
          pool:
            max-active: 8 # 连接池最大连接数
            max-idle: 8 # 连接池最大空闲连接数
            min-idle: 0 # 连接池最小空闲连接数
            max-wait: -1ms # 连接池最大阻塞等待时间,负值表示没有限制

启动服务后,观察 redisTemplate 的 clientConfiguration 节点,可以看到它的值已经变成 DefaultJedisClientConfiguration 对象了。

当然了,也可以不配置 Jedis 客户端的连接池,走默认的连接池配置。因为 Jedis 客户端默认增加了连接池的依赖包,在 pom.xml 文件中点开 Jedis 客户端依赖可以查看到。

自由操作 Redis

Spring Cache 虽然提供了操作 Redis 的便捷方法,比如我们前面演示的 @CachePut 注解,但注解提供的操作非常有限,比如说它只能保存返回值到缓存中,而返回值并不一定是我们想要保存的结果。

与其保存这个返回给客户端的 JSON 信息,我们更想保存的是更新后的标签。那该怎么自由地操作 Redis 呢?

第一步,增加 RedisService 接口:

public interface RedisService {

    /**
     * 保存属性
     */
    void set(String key, Object value);

    /**
     * 获取属性
     */
    Object get(String key);

    /**
     * 删除属性
     */
    Boolean del(String key);

    ...

    // 更多方法见:https://github.com/itwanger/coding-more/blob/main/codingmore-mbg/src/main/java/com/codingmore/service/RedisService.java

}

第二步,增加 RedisServiceImpl 实现类:

@Service
public class RedisServiceImpl implements RedisService {
    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    @Override
    public void set(String key, Object value) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
    }

    @Override
    public Object get(String key) {
        return redisTemplate.opsForValue().get(key);
    }

    @Override
    public Boolean del(String key) {
        return redisTemplate.delete(key);
    }

    // 更多代码参考:https://github.com/itwanger/coding-more/blob/main/codingmore-mbg/src/main/java/com/codingmore/service/impl/RedisServiceImpl.java
}

第三步,在标签 PostTagController 中增加 Redis 测试用接口 simpleTest :


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