1.Spring集成Redis介绍和准备工作

1. Redis简介

Redis(Remote Dictionary Server)是一个基于内存开源的键值存储系统，具有高性能、高可靠性、支持多种数据结构等特点。Redis支持主从复制、持久化、Lua脚本等功能，可以应用于许多场景，如缓存、消息队列、计数器、分布式锁等。并且Redis具有以下几个特点：

• 高性能：Redis采用了基于内存的存储机制，将数据存在内存中以达到快速读写的目的。此外，Redis还采用了多种提高性能的技术，如快速网络IO，异步IO等。

• 数据结构多样性：Redis支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合和有序集合等。这些数据结构可以更好地适应不同的应用场景，最大化Redis数据处理效率。

• 强一致性：Redis具有强一致性，能够确保数据存储的完整性和一致性。这意味着当数据被存储到Redis中后，客户端无论如何操作，都能够读取到最新的数据。

• 可扩展性：Redis具有良好的扩展性，可以通过主从复制、分片等方式将数据分散到多个节点上，提高系统的可靠性和容错能力

2. Spring集成Redis

Spring Data Redis是Spring提供的用于访问Redis的模块，它简化了Redis的操作，使用Spring Data Redis可以使我们更加轻松地进行Redis操作，同时能够支持Redis的主从复制、事务等高级功能。

Spring集成Redis的过程非常简单，只需要三个步骤：添加依赖、配置Redis连接信息、注入RedisTemplate即可。以下是示例代码：

添加依赖

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

配置Redis连接信息

<bean id="redisConnectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory">
	<property name="hostName" value="127.0.0.1"/>
	<property name="port" value="6379"/>
</bean>

<bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate">
	<property name="connectionFactory">
		<ref bean="redisConnectionFactory" />
	</property>
</bean>

注入RedisTemplate

@Autowired
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

通过以上步骤，我们就可以在Spring中轻松地使用Redis了。例如，可以使用redisTemplate.opsForValue()来操作Redis的String类型数据，redisTemplate.opsForHash()来操作Redis的Hash类型数据等。

2.Spring集成Redis的应用

有了RedisTemplate之后，就可以使用它来访问Redis了。下面是对Redis各种数据结构操作的介绍：

1. 字符串类型操作

// 存储字符串数据
redisTemplate.opsForValue().set("key", "value");
String result = redisTemplate.opsForValue().get("key");

介绍：RedisTemplate中OpsForValue操作用于操作字符串类型的值，例如可以存储一个字符串类型的键值对。

• set(key, value)：设置key-value键值对
• setIfAbsent(key, value)：仅在key不存在的情况下才设置值
• get(key)：获取value
• increment(key, delta)：将key对应的value增加delta
• decrement(key, delta)：将key对应的value减少delta
• append(key, value)：在key对应的字符串值后面追加value
• size(key)：返回key对应字符串值的长度

2. 哈希类型操作

// 存储哈希数据
Map<String,Object> map = new HashMap<>();
map.put("name", "Jack");
map.put("age", 30);
redisTemplate.opsForHash().putAll("user", map);
String name = redisTemplate.opsForHash().get("user", "name").toString();
Integer age = (Integer) redisTemplate.opsForHash().get("user", "age");

介绍：RedisTemplate中OpsForHash操作用于操作哈希类型的数据，哈希是一个键值对集合，类似于Java中的Map。

• put(key, hashKey, value)：将key对应的哈希类型中，hashKey和value对应的键值对存储进去
• putAll(key, map)：批量存储key对应的哈希类型中，map中的键值对
• get(key, hashKey)： 获取key对应哈希类型中，hashKey对应的值
• entries(key)：返回key对应哈希类型中，所有的键值对
• delete(key, hashKeys…)：删除哈希类型中key对应的多个hashKey
• size(key)：获取哈希类型中key对应哈希的大小

3. 列表类型操作

// 存储列表数据
redisTemplate.opsForList().rightPush("list", "1");
redisTemplate.opsForList().rightPush("list", "2");
String value = redisTemplate.opsForList().index("list",0);

介绍：RedisTemplate中OpsForList操作用于操作列表类型的数据，列表是一个链表结构，可以从链表的两端插入、删除元素。

• leftPush(key, value)：从左边插入值
• leftPop(key)：从左边弹出值
• rightPush(key, value)：从右边插入值
• rightPop(key)：从右边弹出值
• range(key, start, end)：获取指定范围内的元素
• size(key)：获取列表的长度

4. 集合类型操作

// 存储集合数据
redisTemplate.opsForSet().add("set", "1","2","3");
Long size = redisTemplate.opsForSet().size("set");
Boolean contains = redisTemplate.opsForSet().isMember("set","2");

介绍：RedisTemplate中OpsForSet操作用于操作集合类型的数据，集合是一个无序的、不重复的元素的集合。

• add(key, values…)：向集合中添加一个或多个元素
• remove(key, values…)：从集合中删除一个或多个元素
• isMember(key, value)：判断一个元素是否在集合中
• size(key)：获取集合中元素的数量

5. 有序集合类型操作

// 存储有序集合数据
redisTemplate.opsForZSet().add("zset", "1", 1);
redisTemplate.opsForZSet().add("zset", "2", 2);
Set<String> values = redisTemplate.opsForZSet().range("zset", 0, -1);

介绍：RedisTemplate中OpsForZSet操作用于操作有序集合类型的数据，有序集合是一种有序的、不重复的元素的集合。

• add(key, value, score)：添加有序集合成员，按照分值进行排序
• remove(key, values…)：从有序集合中删除一个或多个成员
• range(key, start, end)：从有序集合中根据下标范围返回成员列表
• size(key)：获取有序集合中元素的个数

3.使用Redis实现缓存

除了上面的字符串读写操作之外，Redis还可以用作缓存的方案。在Spring中，可以通过CacheManager bean来管理缓存，在这里我们使用Redis作为缓存存储。下面是一个简单的CacheManager配置示例：

@Configuration
@EnableCaching
public class CacheConfig {

    @Bean
    public LettuceConnectionFactory redisConnectionFactory() {
        return new LettuceConnectionFactory(new RedisStandaloneConfiguration("localhost", 6379));
    }

    @Bean
    public RedisCacheManager cacheManager() {
        RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration = RedisCacheConfiguration
                .defaultCacheConfig()
                .entryTtl(Duration.ofMinutes(10));
        return RedisCacheManager.builder(redisConnectionFactory())
                .cacheDefaults(redisCacheConfiguration)
                .build();
    }

}

这里使用LettuceConnectionFactory连接工厂，它是Spring Data Redis 2.0的新特性，用于替代之前的JedisConnectionFactory（但其实也可以继续使用JedisConnectionFactory）。同时，通过@EnableCaching注解开启缓存功能，并定义了一个RedisCacheManager bean，用于管理缓存。这里设置了默认的缓存TTL为10分钟，默认的缓存是使用String类型作为缓存键和值。

在实际中，可以通过@Cacheable和@CacheEvict注解来标记需要缓存的方法和需要清除缓存的方法：

@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private UserRepository userRepository;

    @Cacheable(value = "users", key = "#id")
    public User getById(Integer id) {
        return userRepository.findById(id).orElse(null);
    }

    @Cacheable(value = "users", key = "#username")
    public User getByUsername(String username) {
        return userRepository.findByUsername(username);
    }

    @CacheEvict(value = "users", allEntries = true)
    public void clearCache() {

    }

}

在这里，@Cacheable注解表示当前方法的执行结果将被缓存，value属性表示缓存的名称，key属性表示缓存的键。同样地，@CacheEvict注解表示清除缓存的操作，allEntries属性表示清除所有缓存。

在使用下面这个示例模拟获取用户信息的过程中，会将第一次获取到的数据缓存到Redis中，当再次获取同样的用户信息时，会直接从Redis中读取缓存数据，而不是从数据库中查询：

@RestController
@RequestMapping("/users")
public class UserController {

    @Autowired
    private UserService userService;

    @GetMapping("/{id}")
    public User getUserById(@PathVariable Integer id) {
        return userService.getById(id);
    }

    @GetMapping("/username/{username}")
    public User getUserByUsername(@PathVariable String username) {
        return userService.getByUsername(username);
    }

}

5.Spring集成Redis的优点：

• 快速读写速度：Redis是内存型数据库，将数据缓存在内存中，读取和写入速度非常快，可以提高程序的响应速度。

• 高并发：Redis支持高并发读写，能够处理大量的请求，并且不会阻塞。

• 数据持久化：Redis支持数据持久化，可以将数据持久化到磁盘中，保证数据的安全性。

• 分布式缓存：Redis可以实现分布式缓存，多个应用程序共享一个缓存，减少缓存的重复存储。

• 发布订阅功能：Redis支持发布订阅功能，可以实现消息通知、广播等功能。

6.Redis的应用场景：

• 数据缓存：将经常访问的数据缓存在Redis中，减轻数据库的压力，提高程序性能。

• 分布式锁：使用Redis实现分布式锁，避免多线程同时访问出现问题。

• 计数器：使用Redis的原子性操作，实现计数器功能。

• 限流：使用Redis实现限流功能，避免服务器过载。