Redis缓存：常用数据结构与基本用法

Redis是一种基于内存的高性能NoSQL数据库，它最常见的一种应用场景就是缓存。本文将首先演示Redis的安装过程，随后介绍一些Redis常用的数据结构及其对应的命令，最后将会基于Spring实现Redis的读写。

一、安装Redis

下面将简单介绍Linux、Mac与Docker安装Redis的过程，更详细的安装说明可以参见Redis安装官方页面。

（一）安装Redis

# Linux
sudo pacman -S redis # ArchLinux
sudo apt install redis # Debian / Ubuntu

# Mac
brew install redis

# Docker
docker run --name redis1 -dp 6379:6379 redis:latest

Windows系统可以通过wsl安装Linux版本的redis。Docker运行Redis可以参见Redos的DockerHub官方页面。

（二）验证Redis连通性

redis-cli # 连接本机redis服务
ping # 测试redis连通性

当控制台输出PONG即代表Redis运行成功。

二、Redis常用数据结构

Redis的记录都是以Key-Value的形式储存，Key一般是String类型，Value则可以有多种数据结构，下文中的数据结构都是指Value的数据结构。

Redis命令参考官网页面罗列了Redis支持所有命令，最常用的几种数据结构有：String、Hash、List、Set、SortedSet。

（一）String

String是Redis中最常用的字符串类型。下面是一些String常用的命令：

更多stringt组的命令详见官方string页面。

命令	示例	说明
SET	`SET age 18`	设置值。
GET	`GET age`	获取值。
SETEX	`SETEX age 1000 18`	设置值，并设置一个过期时间。此命令与SET命令的EX参数效果相同。可是用`TTL`命令查看剩余有效时间。
SETNX	`SETNX age 19`	设置值，当指定key存在时，返回0。此命令与SET命令的NX参数效果相同。可用于实现分布式锁。
INCR	`INCR age`	值自增，仅当值的内容是数字时才有效。可用于实现分布式ID（全局唯一ID）。

（二）Hash

Hash是键值对元素的无序集合，可以理解为Java中的HashMap。下面是一些Hash常用的命令：

更多hasht组的命令详见官方hash页面。

命令	示例	说明
HSET	`HSET student age 18`	设置Hash中的值（其中，key标识了Hash本身，field则标识了键值对元素中的键，下同）。
HGET	`HGET student age`	获取Hash中的值。
HGETALL	`HGETALL student`	获取Hash中所有的键值对。
HKEYS	`HKEYS student`	获取Hash中所有的键。
HVALS	`HVALS student`	获取Hash中所有的值。

（三）List

List是有序的集合，可以理解为Java中的LinkedList。下面是一些Hash常用的命令：

更多listt组的命令详见官方list页面。

命令	示例	说明
LPUSH / RPUSH	`LPUSH names zhangsan lisi`	插入元素。L向左，R向右，下同。
LPOP / RPOP	`LPOP names`	弹出（获取并删除）元素。
BLPOP / BRPOP	`BLPOP names`	阻塞弹出元素。

当PUSH和POP操作方向相同时，便是一个栈（先入后出）。

当PUSH和POP操作方向不同时，便是一个队列（先入先出）。

当PUSH和POP操作方向不同，并且出操作是BLPOP或BRPOP，便是一个阻塞队列。

（四）Set

Set是元素不可重复的无序集合，可以理解为Java中的HashSet。下面是一些Set常用的命令：

更多set组的命令详见官方set页面。

命令	示例	说明
SADD	`SADD friends zhangsan lisi wangwu`	插入元素
SREM	`SREM friends zhangsan`	移除元素
SISMEMBER	`SISMEMBER friends zhangsan`	元素是否存在
SMEMBERS	`SMEMBERS friends`	获取所有元素
SINTER / SDIFF / SUNION	`SINTER friends1 friends2`	交集/差集/并集

Set的交集、差集与并集操作可以用来实现好友关系管理。

（五）SortedSet

SortedSet是元素不可重复的有序集合，可以理解为Java中的TreeSet。下面是一些SortedSet常用的命令：

更多sorted-set组的命令详见官方sorted-set页面。

命令	示例	说明
ZADD	`ZADD votes 10 zhangsan 20 lisi 30 wangwu`	插入元素
ZREM	`ZREM votes zhangsan`	移除元素
ZSCORE	`ZSCORE votes lisi`	获取score值
ZRANK	`ZRANK votes wangwu`	获取排名

SortedSet在Set的基础增加了一个SCORE值用于排序，它一般用于对顺序有要求并且元素不能重复的场景，比如：排行榜。

三、Spring集成Redis

当前Redis官方推荐的Java客户端有：jedis、lettuce、redisson等等。在Spring中spring-data-redis组件可以快速集成redis，它依赖于lettuce或jedis。下面将基于spring-data-redis组件介绍Spring集成Redis的过程。

首先，引入相关依赖：

<parent>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-parent</artifactId>
    <version>3.0.0</version>
</parent>
<dependencies>
    <!-- Redis -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    <!-- 测试相关 -->
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>junit</groupId>
        <artifactId>junit</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

修改application.yml配置文件：

spring:
  data:
    redis:
      host: 127.0.0.1
      port: 6379
      lettuce:
        pool:
          max-active: 8
          max-idle: 8
          min-idle: 0
          max-wait: 100

引入测试类：

@SpringBootApplication
public class RedisApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(RedisApplication.class, args);
    }
}

@SpringBootTest(classes = RedisApplication.class)
@RunWith(SpringRunner.class)
public class RedisTest {
  @Autowired
  StringRedisTemplate redisTemplate;

  @Test
  public void test() {
    String CACHE_KEY = "age";
    String CACHE_VALUE = "18";
    redisTemplate.opsForValue().set(CACHE_KEY, CACHE_VALUE);
    String result = redisTemplate.opsForValue().get(CACHE_KEY);
    Assert.assertEquals(CACHE_VALUE, result);
  }
}

上述测试用例以String数据结构为例，演示了Redis的读写操作。针对不同的数据结构，RedisTemplate有对应的opsXXX命令，它们的对应关系如下：

RedisRedis数据结构	RedisTemplate操作
String	redisTemplate.opsForValue()
Hash	redisTemplate.opsForHash()
List	redisTemplate.opsForList()
Set	redisTemplate.opsForSet()
SortedSet	redisTemplate.opsForZSet()

至此，Redis缓存的常用数据结构与基本用法已经介绍完了。后续将会进一步介绍Redis的缓存延迟与缓存失效，以及Redis的分布式缓存与多级缓存。

参考文档

一、安装Redis#

（一）安装Redis#

（二）验证Redis连通性#

二、Redis常用数据结构#

（一）String#

（二）Hash#

（三）List#

（四）Set#

（五）SortedSet#

三、Spring集成Redis#