Spring Boot "Redis" 缓存使用姿势盘点

2022-01-03 02:16:53

1. Redis 简介
Redis 是目前业界使用最广泛的内存数据存储。相比 Memcached，Redis 支持更丰富的数据结构，例如 hashes, lists, sets 等，同时支持数据持久化。除此之外，Redis 还提供一些类数据库的特性，比如事务，HA，主从库。可以说 Redis 兼具了缓存系统和数据库的一些特性，因此有着丰富的应用场景。本文介绍 Redis 在 Spring Boot 中两个典型的应用场景。

2. Lettuce 简介
如果在 Java 应用中使用过 Redis 缓存，那么对 Jedis 一定不陌生， Lettuce 和 Jedis 一样，都是连接 Redis Server 的客户端程序。Jedis 在实现上是直连 Redis Server，多线程环境下非线程安全，除非使用连接池，为每个 Jedis 实例增加物理连接。 Lettuce 基于 Netty 的连接实例（StatefulRedisConnection），可以在多个线程间并发访问，且线程安全，满足多线程环境下的并发访问，同时它是可伸缩的设计，一个连接实例不够的情况也可以按需增加连接实例。

3. Spring Boot 应用中使用方式

直接通过 RedisTemplate 来使用
使用 Spring Cache 集成 Redis
通过 Spring Session 做 Session 共享

工程实战
4.1 工程依赖 pom.xml 如下：

代码清单：spring-boot-redis/pom.xml

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.apache.commons</groupId>
        <artifactId>commons-pool2</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-web</artifactId>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.session</groupId>
        <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
    </dependency>

    <dependency>
        <groupId>org.projectlombok</groupId>
        <artifactId>lombok</artifactId>
        <optional>true</optional>
    </dependency>
    <dependency>
        <groupId>org.springframework.boot</groupId>
        <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        <scope>test</scope>
    </dependency>
</dependencies>

spring-boot-starter-data-redis ：在 Spring Boot 2.x 后底层不再是使用 Jedis ，而是换成了 Lettuce ，如图：
commons-pool2 ：用作 redis 连接池，如不引入启动会报错。
spring-session-data-redis ： Spring Session 引入，用作共享 Session 。

4.2 配置文件 application.yml
代码清单：spring-boot-redis/src/main/resources/application.yml

server:
  port: 8080
  servlet:
    session:
      timeout: 30m
spring:
  application:
    name: spring-boot-redis
  cache:
    # 使用了Spring Cache后，能指定spring.cache.type就手动指定一下，虽然它会自动去适配已有Cache的依赖，但先后顺序会对Redis使用有影响（JCache -> EhCache -> Redis -> Guava）
    type: REDIS
  redis:
    host: 192.168.0.128
    port: 6379
    password: 123456
    # 连接超时时间（ms）
    timeout: 10000
    # Redis默认情况下有16个分片，这里配置具体使用的分片，默认是0
    database: 0
    lettuce:
      pool:
        # 连接池最大连接数（使用负值表示没有限制） 默认 8
        max-active: 100
        # 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制） 默认 -1
        max-wait: -1
        # 连接池中的最大空闲连接 默认 8
        max-idle: 8
        # 连接池中的最小空闲连接 默认 0
        min-idle: 0

这里的配置不多解释，需要解释的已经标注注释。

4.3 RedisTemplate 使用方式
4.3.1 创建实体类 User.java
代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/model/User.java

@Data
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
public class User implements Serializable {

    private static final long serialVersionUID = 662692455422902539L;
    private Long id;
    private String name;
    private int age;
}

4.3.2 自定义 RedisTemplate
默认情况下的模板只能支持 RedisTemplate ，也就是只能存入字符串，这在开发中是不友好的，所以自定义模板是很有必要的，当自定义了模板又想使用 String 存储这时候就可以使用 StringRedisTemplate 的方式，它们并不冲突，添加配置类 RedisCacheConfig.java ，代码如下：

代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/config/RedisCacheConfig.java

@Configuration
@AutoConfigureAfter(RedisAutoConfiguration.class)
public class RedisCacheConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate<String, Serializable> redisCacheTemplate(LettuceConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Serializable> template = new RedisTemplate<>();
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(new GenericJackson2JsonRedisSerializer());
        template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        return template;
    }
}

4.3.3 测试接口 UserController.java
代码清单：

@RestController
@Slf4j
public class UserController {

    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;

    @Autowired
    RedisTemplate<String, Serializable> redisCacheTemplate;

    @Autowired
    UserService userService;

    @GetMapping("/test")
    public void test() {
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("geekdigging", "https://www.geekdigging.com/");

        log.info("当前获取对象：{}",stringRedisTemplate.opsForValue().get("geekdigging"));

        redisCacheTemplate.opsForValue().set("geekdigging.com", new User(1L, "geekdigging", 18));

        User user = (User) redisCacheTemplate.opsForValue().get("geekdigging.com");

        log.info("当前获取对象：{}", user);
    }
}

4.3.4 测试
启动服务，打开浏览器访问链接：http://localhost:8080/test ，查看控制台日志打印，如下：

2019-09-24 23:49:30.191  INFO 19108 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.controller.UserController          : 当前获取对象：https://www.geekdigging.com/
2019-09-24 23:49:30.243  INFO 19108 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.controller.UserController          : 当前获取对象：User(id=1, name=geekdigging, age=18)

测试成功。

4.4 使用 Spring Cache 集成 Redis
4.4.1 Spring Cache 特点
Spring 3.1 引入了激动人心的基于注释（annotation）的缓存（cache）技术，它本质上不是一个具体的缓存实现方案（例如 EHCache 或者 Redis），而是一个对缓存使用的抽象，通过在既有代码中添加少量它定义的各种 annotation，即能够达到缓存方法的返回对象的效果。

Spring Cache 具备相当的好的灵活性，不仅能够使用 SpEL（Spring Expression Language）来定义缓存的 key 和各种 condition，还提供开箱即用的缓存临时存储方案，也支持和主流的专业缓存例如 EHCache、Redis、Guava 的集成。

基于 annotation 即可使得现有代码支持缓存
开箱即用 Out-Of-The-Box，不用安装和部署额外第三方组件即可使用缓存
支持 Spring Express Language，能使用对象的任何属性或者方法来定义缓存的 key 和 condition
支持 AspectJ，并通过其实现任何方法的缓存支持
支持自定义 key 和自定义缓存管理者，具有相当的灵活性和扩展性
4.4.2 定义接口 UserService.java
代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/service/UserService.java

public interface UserService {
    User save(User user);

    User get(Long id);

    void delete(Long id);
}

4.4.3 接口实现 UserServiceImpl.java
代码清单：spring-boot-`js
redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/service/impl/UserServiceImpl.java

@Service
@Slf4j
public class UserServiceImpl implements UserService {

private static final Map<Long, User> USER_MAP = new HashMap<>();

static {
    USER_MAP.put(1L, new User(1L, "geekdigging.com", 18));
    USER_MAP.put(2L, new User(2L, "geekdigging.com", 19));
    USER_MAP.put(3L, new User(3L, "geekdigging.com", 20));
}

@CachePut(value = "user", key = "#user.id")
@Override
public User save(User user) {
    USER_MAP.put(user.getId(), user);
    log.info("进入 save 方法，当前存储对象：{}",  user);
    return user;
}

@Cacheable(value = "user", key = "#id")
@Override
public User get(Long id) {
    log.info("进入 get 方法，当前获取对象：{}",  USER_MAP.get(id));
    return USER_MAP.get(id);
}

@CacheEvict(value = "user", key = "#id")
@Override
public void delete(Long id) {
    USER_MAP.remove(id);
    log.info("进入 delete 方法，删除成功");
}

}

为了方便演示数据库操作，直接定义了一个 Map<Long, User> USER_MAP ，这里的核心就是三个注解 @Cacheable 、 @CachePut 、 @CacheEvict 。

**4.4.3.1 @Cacheable**
**根据方法的请求参数对其结果进行缓存**

- key： 缓存的 key，可以为空，如果指定要按照 SpEL 表达式编写，如果不指定，则缺省按照方法的所有参数进行组合（如：@Cacheable(value="user",key="#userName")）

- value： 缓存的名称，必须指定至少一个（如：@Cacheable(value="user") 或者 @Cacheable(value={"user1","use2"}) ）

- condition： 缓存的条件，可以为空，使用 SpEL 编写，返回 true 或者 false，只有为 true 才进行缓存（如：@Cacheable(value = "user", key = "#id",condition = "#id < 10")）

**4.4.3.2 @CachePut**
根据方法的请求参数对其结果进行缓存，和 @Cacheable 不同的是，它每次都会触发真实方法的调用

- key： 同上

- value： 同上

- condition： 同上

**4.4.3.3 @CachEvict**
根据条件对缓存进行清空
- key： 同上

- value： 同上

- condition： 同上

- allEntries： 是否清空所有缓存内容，缺省为 false，如果指定为 true，则方法调用后将立即清空所有缓存（如：@CacheEvict(value = "user", key = "#id", allEntries = true) ）

- beforeInvocation： 是否在方法执行前就清空，缺省为 false，如果指定为 true，则在方法还没有执行的时候就清空缓存，缺省情况下，如果方法执行抛出异常，则不会清空缓存（如： @CacheEvict(value = "user", key = "#id", beforeInvocation = true) ）

**4.4.4 启动主类**
代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/SpringBootRedisApplication.java

@SpringBootApplication
@EnableCaching
public class SpringBootRedisApplication {

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

}

> 这里需增加注解 @EnableCaching 开启 Spring Session。  


**4.4.5 增加测试接口**
代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/controller/UserController.java

@GetMapping("/test1")
public void test1() {

User user = userService.save(new User(4L, "geekdigging.com", 35));

log.info("当前 save 对象：{}", user);

user = userService.get(1L);

log.info("当前 get 对象：{}", user);

userService.delete(5L);

}

**4.4.6 测试**
启动服务，打开浏览器访问链接：http://localhost:8080/test ，刷新页面，控制台日志打印如下：

2019-09-25 00:07:21.887 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.service.impl.UserServiceImpl : 进入 save 方法，当前存储对象：User(id=4, name=geekdigging.com, age=35)
2019-09-25 00:07:21.897 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.controller.UserController : 当前 save 对象：User(id=4, name=geekdigging.com, age=35)
2019-09-25 00:07:21.899 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.service.impl.UserServiceImpl : 进入 get 方法，当前获取对象：User(id=1, name=geekdigging.com, age=18)
2019-09-25 00:07:21.900 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.controller.UserController : 当前 get 对象：User(id=1, name=geekdigging.com, age=18)
2019-09-25 00:07:21.901 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-1] c.s.s.service.impl.UserServiceImpl : 进入 delete 方法，删除成功

再次刷新页面，查看控制台日志：

2019-09-25 00:08:54.076 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-7] c.s.s.service.impl.UserServiceImpl : 进入 save 方法，当前存储对象：User(id=4, name=geekdigging.com, age=35)
2019-09-25 00:08:54.077 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-7] c.s.s.controller.UserController : 当前 save 对象：User(id=4, name=geekdigging.com, age=35)
2019-09-25 00:08:54.079 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-7] c.s.s.controller.UserController : 当前 get 对象：User(id=1, name=geekdigging.com, age=18)
2019-09-25 00:08:54.079 INFO 21484 --- [nio-8080-exec-7] c.s.s.service.impl.UserServiceImpl : 进入 delete 方法，删除成功

结果和我们期望的一致，可以看到增删改查中，查询是没有日志输出的，因为它直接从缓存中获取的数据，而添加、修改、删除都是会进入 UserServiceImpl 的方法内执行具体的业务代码。

**4.5 Session 共享**
**4.5.1 Spring Session 简介**
Spring Session 提供了一套创建和管理 Servlet HttpSession 的方案。Spring Session 提供了集群 Session（Clustered Sessions）功能，默认采用外置的 Redis 来存储 Session 数据，以此来解决 Session 共享的问题。

**4.5.2 启动主类 SpringBootRedisApplication.java**
代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/SpringBootRedisApplication.java

@SpringBootApplication
@EnableCaching
@EnableRedisHttpSession(maxInactiveIntervalInSeconds = 1800)
public class SpringBootRedisApplication {

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

}

> maxInactiveIntervalInSeconds: 设置 Session 失效时间，使用 Spring Session 之后，原 Spring Boot 配置文件 application.yml 中的 server.session.timeout 属性不再生效。  

**4.5.3 增加测试接口**
代码清单：spring-boot-redis/src/main/java/com/springboot/springbootredis/controller/UserController.java

@GetMapping("/getBlogUrl")
public String getSessionId(HttpServletRequest request) {

String url = (String) request.getSession().getAttribute("url");
if (StringUtils.isEmpty(url)) {
    request.getSession().setAttribute("url", "https://www.geekdigging.com/");
}
log.info("获取session内容为： {}", request.getSession().getAttribute("url"));
return request.getRequestedSessionId();

}

**4.5.4 测试**
启动服务，打开浏览器访问链接：http://localhost:8080/getBlogUrl ，查看 Redis 当前存储内容，如下图：
![tian](https://yqfile.alicdn.com/90dde0afea4d922cd0831019a68a24409623787e.png)

其中 1569339180000 为失效时间，意思是这个时间后 Session 失效， b2522824-1094-478e-a435-554a551bc8bb 为 SessionId 。

**4.5.6 如何在多台服务*享 Session**
按照上面的步骤在另一个项目中再次配置一次，启动后自动就进行了 Session 共享。胜利！

5. 参考
http://emacoo.cn/backend/spring-redis/
https://blog.battcn.com/2018/05/11/springboot/v2-nosql-redis/

码农公寓

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