重学SpringBoot系列之redis与spring cache缓存

2022-09-03 12:46:32

重学SpringBoot系列之redis缓存

使用docker安装redis
redis数据结构与应用场景
单例哨兵及集群模式整合
使用redisTemplate操作数据
使用Redis Repository操作数据
spring cache缓存基本用法
详述缓存声明式注解的使用
缓存注解配置说明
缓存key的书写及取值

使用docker安装redis

本节的目的不在于去教大家理解docker容器（讲docker就脱离了我们课程的核心，我们的课程是Spring Boot 不是docker），而是希望通过docker的方式快速的为大家搭建一个redis数据库，从而方便大家学习使用。

准备工作

首先要安装好docker。CentOS7如何安装docker可以自行百度

获取 redis 镜像

docker search redis
docker pull redis:5.0.5
docker images

其实更形象点的理解docker镜像和容器之间的关系，更像是Class类与对象之间的关系。一个类可以构造多个对象，一个镜像可以构造多个容器。类和镜像是实实在在存在的字节码文件；对象和容器是在系统内存里面，作为运行时状态存在。

创建容器

创建持久化存储目录

容器可以运行在内存里面，但是容器存储的数据需要进行持久化。所以在宿主机上创建redis 容器的数据和配置文件存储目录。

# 这里我们在 /home/docker 下创建
mkdir /home/docker/redis/{conf,data} -p
cd /home/docker/redis

注意：后面所有的操作命令都要在这个目录/home/docker/redis下进行

获取 redis 的默认配置文件模版

# 获取 redis 的默认配置模版
# 这里主要是想设置下 redis 的 log / password / appendonly
# redis 的 docker 运行参数提供了 --appendonly yes 但没 password
wget https://gitee.com/hanxt/boot-launch/raw/master/src/main/resources/otherconfig/redis.conf -O conf/redis.conf

# 直接替换编辑
sed -i 's/logfile ""/logfile "access.log"/' conf/redis.conf;
sed -i 's/# requirepass foobared/requirepass 123456/' conf/redis.conf;
sed -i 's/appendonly no/appendonly yes/' conf/redis.conf;
sed -i 's/bind 127.0.0.1/bind 0.0.0.0/' conf/redis.conf;

sed -i是linux文件替换命令，替换格式为s/被替换的内容/替换之后的内容/
替换logfile ""为logfile "access.log",指定日志文件名称为access.log---->指定日志文件的名称
替换# requirepass foobared为requirepass 123456,指定访问密码为123456—>配置登录密码，auth 123456
替换“appendonly no“为”appendonly yes”，开启appendonly模式–》持久化配置
替换绑定**IP“bind 127.0.0.1”为“bind 0.0.0.0”**—>任意ip可以访问

protected-mode 是在没有显式定义 bind 地址（即监听全网段），又没有设置密码 requirepass时，protected-mode 只允许本地回环 127.0.0.1 访问。所以改为bind 0.0.0.0

使用镜像创建一个容器

创建并运行一个名为 myredis 的容器,放到start-redis.sh脚本里面

# 创建并运行一个名为 myredis 的容器
docker run \
-p 6379:6379 \
-v $PWD/data:/data \
-v $PWD/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf \
--privileged=true \
--name myredis \
-d redis:5.0.5 redis-server /etc/redis/redis.conf

# 命令分解
docker run \
-p 6379:6379 \ # 端口映射 宿主机:容器
-v $PWD/data:/data:rw \ # 映射磁盘目录 rw 为读写，宿主机目录：容器目录
-v $PWD/conf/redis.conf:/etc/redis/redis.conf:ro \ # 挂载配置文件 ro 为readonly
--privileged=true \ # 给与一些权限
--name myredis \ # 给容器起个名字
-d redis redis-server /etc/redis/redis.conf # deamon 运行容器 并使用配置文件启动容器内的 redis-server

$PWD是当前目录，也就是/home/docker/redis

查看活跃的容器

# 查看活跃的容器
docker ps
# 如果没有 myredis 说明启动失败 查看错误日志
docker logs myredis
# 查看 myredis 的 ip 挂载 端口映射等信息
docker inspect myredis
# 查看 myredis 的端口映射
docker port myredis

访问 redis 容器服务

安装好之后，可以进行访问测试

docker exec -it myredis bash
redis-cli

上面的测试是在宿主机内访问docker容器。如果在宿主机上可以访问到redis服务，在宿主机之外的主机无法访问该redis服务的话，可能是因为宿主机的防火墙没有打开。参考下面的做法。

开启防火墙端口，提供外部访问

开启docker容器所在的宿主机端口，提供给外部服务进行访问

firewall-cmd --zone=public --add-port=6379/tcp --permanent
firewall-cmd --reload
firewall-cmd --query-port=6379/tcp

redis数据结构与应用场景

Redis 是开源免费， key-value 内存数据库，主要解决高并发、大数据场景下，热点数据访问的性能问题，提供高性能的数据快速访问。

项目中部分数据访问比较频繁，对下游 DB（例如 MySQL）造成服务压力，这时候可以使用缓存来提高效率。

Redis 的主要特点包括：

Redis数据存储在内存中，可以提高热点数据的访问效率
Redis 除了支持 key-value 类型的数据，同时还支持其他多种数据结构的存储；
Redis 支持数据持久化存储，可以将数据存储在磁盘中，机器重启数据将从磁盘重新加载数据；

Redis 作为缓存数据库和 MySQL 这种结构化数据库进行对比。

从数据库类型上，Redis 是 NoSQL 半结构化缓存数据库， MySQL 是结构化关系型数据库；
从读写性能上，MySQL 是持久化硬盘存储，读写速度较慢， Redis数据存储读取都在内存，同时也可以持久化到磁盘，读写速度较快；
从使用场景上，Redis 一般作为 MySQL 数据读取性能优化的技术选型，彼此配合使用。Redis用于存储热数据或者缓存数据，并不存在相互替换的关系。

Redis 基本数据结构与实战场景

redis的数据结构可以理解为Java数据类型中的Map<String,Object>,key是String类型，value是下面的类型。只不过作为一个独立的数据库单独存在，所以Java中的Map怎么用，redis就怎么用，大同小异。
字符串类型的数据结构可以理解为Map<String,String>
list类型的数据结构可以理解为Map<String,List<String>>
set类型的数据结构可以理解为Map<String,Set<String>>
hash类型的数据结构可以理解为Map<String,HashMap<String,String>>

上图中命令行更正：lrange，不是lrang

redis应用场景解析

String 类型使用场景

场景一：商品库存数

从业务上，商品库存数据是热点数据，交易行为会直接影响库存。而 Redis 自身 String 类型提供了：

incr key     #增加一个库存
decr key    # 减少一个库存
incrby key 10 # 增加20个库存
decrby key 15   # 减少15个库存

set goods_id 10; 设置 id 为 good_id 的商品的库存初始值为 10；
decr goods_id; 当商品被购买时候，库存数据减 1。

依此类推的场景：商品的浏览次数，问题或者回复的点赞次数等。这种计数的场景都可以考虑利用 Redis 来实现。

场景二：时效信息存储

Redis 的数据存储具有自动失效能力。也就是存储的 key-value 可以设置过期时间，SETEX mykey 60 "value"中的第2个参数就是过期时间。

比如，用户登录某个 App 需要获取登录验证码，验证码在 30 秒内有效。

生成验证码：生成验证码并使用 String 类型在reids存储验证码，同时设置 30 秒的失效时间。如：SETEX validcode 30 “value”
验证过程：用户获得验证码之后，我们通过get validcode获取验证码，如果获取不到说明验证码过期了。

List 类型使用场景

list 是按照插入顺序排序的字符串链表。可以在头部和尾部插入新的元素（双向链表实现，两端添加元素的时间复杂度为 O(1)）。

场景一：消息队列实现

目前有很多专业的消息队列组件 Kafka、RabbitMQ 等。我们在这里仅仅是使用 list 的特征来实现消息队列的要求。在实际技术选型的过程中，大家可以慎重思考。

list 存储就是一个队列的存储形式：

lpush key value; 在 key 对应 list 的头部添加字符串元素；
rpop key; 移除列表的最后一个元素，返回值为移除的元素。

场景二：最新上架商品

在交易网站首页经常会有新上架产品推荐的模块，这个模块是存储了最新上架前 100 名。这时候使用 Redis 的 list 数据结构，来进行 TOP 100 新上架产品的存储。

Redis ltrim 指令对一个列表进行修剪（trim），这样 list 就会只包含指定范围的指定元素。

ltrim key start end

start 和 end 都是由 0 开始计数的，这里的 0 是列表里的第一个元素（表头），1 是第二个元素。

如下伪代码演示：

//把新上架商品添加到链表里
ret = r.lpush("new:goods", goodsId)
//保持链表 100 位
ret = r.ltrim("new:goods", 0, 99)
//获得前 100 个最新上架的商品 id 列表
newest_goods_list = r.lrange("new:goods", 0, 99)

set 类型使用场景

set 也是存储了一个集合列表功能。和 list 不同，set 具备去重功能(和Java的Set数据类型一样)。当需要存储一个列表信息，同时要求列表内的元素不能有重复，这时候使用 set 比较合适。与此同时，set 还提供的交集、并集、差集。

例如，在交易网站，我们会存储用户感兴趣的商品信息，在进行相似用户分析的时候，可以通过计算两个不同用户之间感兴趣商品的数量来提供一些依据。

    //userid 为用户 ID ， goodID 为感兴趣的商品信息。 
    sadd "user:userId" goodID

    sadd "user:101" 1
    sadd "user:101" 2
    sadd "user:102" 1
    Sadd "user:102" 3

    sinter "user:101" "user:102"    # 返回值是1

获取到两个用户相似的产品，然后确定相似产品的类目就可以进行用户分析。类似的应用场景还有，社交场景下共同关注好友，相似兴趣 tag 等场景的支持。

Hash 类型使用场景

Redis 在存储对象（例如：用户信息）的时候需要对对象进行序列化转换然后存储，还有一种形式，就是将对象数据转换为 JSON 结构数据，然后存储 JSON 的字符串到 Redis。

对于一些对象类型，还有另外一种比较方便的类型，那就是按照 Redis 的 Hash 类型进行存储。

hset key field value

例如，我们存储一些网站用户的基本信息，我们可以使用：

    hset user101 name "小明"
    hset user101 phone "123456"
    hset user101 sex "男"

这样就存储了一个用户基本信息，存储信息有：{name : 小明， phone : “123456”，sex : “男”}

当然这种类似场景还非常多，比如存储订单的数据，产品的数据，商家基本信息等。大家可以参考来进行存储选型。但是不适合存储关联关系比较复杂的数据，那种场景还得用关系型数据库比较方便。

Sorted Set 类型使用场景

Redis sorted set 的使用场景与 set 类似，区别是 set 不是自动有序的，而 sorted set 可以通过提供一个 score 参数来为存储数据排序，并且是自动排序，插入既有序。

业务中如果需要一个有序且不重复的集合列表，就可以选择 sorted set 这种数据结构。

比如：商品的购买热度可以将购买总量 num 当做商品列表的 score，这样获取最热门的商品时就是可以自动按售卖总量排好序。

单例哨兵及集群模式整合

redis集群模式和哨兵模式高可用的安装与运维，需要你去专门的redis课程里面去学习。我们的主要是面向Spring Boot开发人员，不讲redis集群高可用及运维知识。

也就是说，本节为大家介绍的内容是：当架构师或者运维人员将redis 哨兵或cluster集群搭建好之后，在Spring Boot应用中你该如何去连接及使用这些redis实例。

spring-data-redis简介

Spring Boot 提供了对 Redis 集成的组件包：spring-boot-starter-data-redis，它依赖于 spring-data-redis 和 lettuce。Spring Boot 1.0 默认使用的是 Jedis 客户端，2.0 替换成了 Lettuce，但如果你从 Spring Boot 1.5.X 切换过来，几乎感受不到差异，这是因为 spring-boot-starter-data-redis 为我们隔离了其中的差异性。

Lettuce：是一个可伸缩线程安全的 Redis 客户端，多个线程可以共享同一个 RedisConnection，它利用优秀
Netty NIO 框架来高效地管理多个连接。
Spring Data：是 Spring 框架中的一个主要项目，目的是为了简化构建基于 Spring
框架应用的数据访问，包括非关系数据库、Map-Reduce 框架、云数据服务等，另外也包含对关系数据库的访问支持。
Spring Data Redis：是 Spring Data 项目中的一个主要模块，实现了对 Redis 客户端 API
的高度封装，使对 Redis 的操作更加便捷。

整合spring data redis

引入依赖包

<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>

引入 commons-pool 2 是因为 Lettuce 需要使用 commons-pool 2 创建 Redis 连接池。

redis单例模式连接配置

application全局配置，使用我们前面安装好的测试redis服务。redis的单节点实例，可以通过下面的配置连接redis单节点实例数据库

spring:
  redis:
    database: 0 # Redis 数据库索引（默认为 0）
    host: 192.168.161.3 # Redis 服务器地址
    port: 6379 # Redis 服务器连接端口
    password: 123456 # Redis 服务器连接密码（默认为空）
    timeout:  5000  # 连接超时，单位ms
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8 # 连接池最大连接数（使用负值表示没有限制） 默认 8
        max-wait: -1 # 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-idle: 8 # 连接池中的最大空闲连接 默认 8
        min-idle: 0 # 连接池中的最小空闲连接 默认 0

redis哨兵模式连接配置

redis另外一种非常常用的部署模式是哨兵模式，如果你的公司使用的是这种部署模式，它相对于单实例模式更加的高可用。

redis哨兵模式实际上是两种模式的组合，即主从模式和哨兵模式。当Master节点离线后，哨兵sentinel监控节点会把Slave节点切换为Master节点，保证服务的高可用
哨兵模式是在主从模式的基础上增加了哨兵sentinel监控节点。最简单的哨兵模式需要一个redis的Master节点、一个redis的Slave、另外三个哨兵监控节点。

需要注意的是，当我们使用spring boot连接哨兵模式的redis集群，连接的是sentinel节点，而不是redis服务实例节点。注意上图的连接顺序。 Application Client是我们的应用程序，sentinel node是哨兵节点。

spring:
  redis:
    password: 123456
    timeout: 5000
    sentinel:     # 哨兵模式连接配置
      master: mymaster    #master节点名称,redis sentinel模式安装的时候会配置
      nodes: 192.168.1.201:26379,192.168.1.202:26379,192.168.1.203:26379      # 哨兵的IP:Port列表
    lettuce
      pool:
        max-active: 8
        max-wait: -1
        max-idle: 8
        min-idle: 0

主从模式和哨兵模式参考文章推荐

Redis6—主从复制篇

redis集群模式连接配置

Redis Cluster是Redis的分布式解决方案，在Redis 3.0版本正式推出的，有效解决了Redis分布式方面的需求。当遇到单机内存、并发、流量等瓶颈时，可以采用Cluster架构达到负载均衡的目的。分布式集群首要解决问题是：把整个数据集按照分区规则映射到多个节点上，即把数据集按照一定的规则划分到多个节点上，每个节点只保存整个数据集的一个子集。

之前我们为大家介绍的redis安装模式，无论是单节点还是master-slave，其redis服务都保存了数据集的完整副本。cluster模式不是，其redis实例节点只包含完整数据集的子集。

当程序客户端随意访问一个redis node节点时，可能会发现其操作的数据或者应该写入的数据位置，并不在当前node节点上。
此时，当前被访问的redis node节点会告知客户端，你应该去哪个节点访问数据或写入数据
然后客户端获取目标node节点的地址，重定向到该节点的地址，去访问或写入数据。

下面的配置，是针对redis集群模式连接访问的配置。

spring:
  redis:
    password: 123456
    timeout: 5000
    database: 0
    cluster:     #集群模式配置
      nodes: 192.168.1.11:6379,192.168.1.12:6379,192.168.1.13:6379,192.168.1.14:6379,192.168.1.15:6379,192.168.1.16:6379
      max-redirects: 3  # 重定向的最大次数
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-wait: -1
        max-idle: 8
        min-idle: 0

cluster集群模式参考文章推荐

Redis–集群

使用redisTemplate操作数据

redis模板封装类

RedisTemplate 的封装使我们能够更方便的进行redis数据操作，比直接使用Jedis或者Lettuce的java SDK要方便很多。RedisTemplate作为java 操作redis数据库的API模板更通用，可以操作所有的redis数据类型。

// 注入RedisTemplate，更通用
@Resource
private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

ValueOperations<String,Object> ValueOperations = redisTemplate.opsForValue();//操作字符串
HashOperations<String, String, Object> hashOperations = redisTemplate.opsForHash();//操作 hash
ListOperations<String, Object> listOperations = redisTemplate.opsForList();//操作 list
SetOperations<String, Object> setOperations = redisTemplate.opsForSet();//操作 set
ZSetOperations<String, Object> zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();//操作有序 set

ListOperations、ValueOperations、HashOperations、SetOperations、ZSetOperations等都是针对专有数据类型进行操作，使用起来更简洁。

     @Resource(name = "redisTemplate")
    private ValueOperations<String,Object> valueOperations;   //以redis string类型存取Java Object(序列化反序列化)

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private HashOperations<String, String, Object> hashOperations; //以redis的hash类型存储java Object

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private ListOperations<String, Object> listOperations; //以redis的list类型存储java Object

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private SetOperations<String, Object> setOperations;   //以redis的set类型存储java Object

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private ZSetOperations<String, Object> zSetOperations;  //以redis的zset类型存储java Object

基础数据Java类

为了方便后面写代码解释API的使用方法，写测试用例。我们需要先准备数据对象Person，注意要实现Serializable接口，为什么一定要实现这个接口？我们下文解释。

@Data
public class Person implements Serializable {

  private static final long serialVersionUID = -8985545025228238754L;

  String id;
  String firstname;
  String lastname;
  Address address;   //注意这里，不是基础数据类型

  public Person(String firstname, String lastname) {
    this.firstname = firstname;
    this.lastname = lastname;
  }
}

准备数据对象Address

@Data
public class Address implements Serializable {

  private static final long serialVersionUID = -8985545025228238771L;

  String city;
  String country;

  public Address(String city, String country) {
    this.city = city;
    this.country = country;
  }
}

StringRedisTemplate

除了RedisTemplate模板类，还有另一个模板类叫做StringRedisTemplate 。二者都提供了用来操作redis数据库的API。

@SpringBootTest
public class RedisConfigTest {

    @Resource
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;   //以String序列化方式保存数据的通用模板类

    @Resource
    private RedisTemplate<String, Person> redisTemplate;   //默认以JDK二进制方式保存数据的通用模板类

    @Test
    public void stringRedisTemplate() {
        Person person = new Person("kobe","byrant");
        person.setAddress(new Address("洛杉矶","美国"));
        //将数据存入redis数据库
        stringRedisTemplate.opsForValue().set("player:srt","kobe byrant",20, TimeUnit.SECONDS);
        redisTemplate.opsForValue().set("player:rt",person,20, TimeUnit.SECONDS); 
    }
}

二者的区别在于

操作的数据类型不同，以List类型为例：RedisTemplate操作List< Object >,StringRedisTemplate操作List< String >
序列化数据的方式不同，RedisTemplate使用的是JdkSerializationRedisSerializer存入数据会将数据先序列化成字节数组然后在存入Redis数据库。StringRedisTemplate使用的是StringRedisSerializer

回答上文中的问题，redis持久化的java数据类为什么要实现Serializable接口？因为RedisTemplate默认使用的是JdkSerializationRedisSerializer，也就是使用Java JDK默认的序列化方式存储数据。如果不实现Serializable接口，JDK序列化就会报错，这是java基础知识。如果我们可以不使用JDK默认的序列化方式，就不需要实现这个Serializable接口。

需要注意的是因为RedisTemplate和StringRedisTemplate的默认序列化存储方式不一样，所以二者存储的数据并不能通用。也就是说RedisTemplate存的数据只能用RedisTemplate去取，对于StringRedisTemplate也是一样。

解决key-value乱码问题

其实这个不是严格意义上的乱码，是JDK的二进制序列化之后的存储方式。人看不懂，但是程序是能看懂的。

那有没有人一种人能看懂，程序也能看懂的序列化结果？看下文的配置类代码

采用StringRedisSerializer对key进行序列化（字符串格式）
采用Jackson2JsonRedisSerializer对value将进行序列化（JSON格式）

@Configuration
public class RedisConfig {

    @Bean
    public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate();
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);

        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);

        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(objectMapper);

        //重点在这四行代码
        redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);

        redisTemplate.afterPropertiesSet();
        return redisTemplate;
    }
}

乱码问题的症结在于对象的序列化问题：RedisTemplate默认使用的是JdkSerializationRedisSerializer（二进制存储），StringRedisTemplate默认使用的是StringRedisSerializer（redis字符串格式存储）。

序列化方式对比：

JdkSerializationRedisSerializer: 使用JDK提供的序列化功能。优点是反序列化时不需要提供类型信息(class)，但缺点是需要实现Serializable接口，还有序列化后的结果非常庞大，是JSON格式的5倍左右，这样就会消耗redis服务器的大量内存。而且是以二进制形式保存，自然人无法理解。
Jackson2JsonRedisSerializer：使用Jackson库将对象序列化为JSON字符串。优点是速度快，序列化后的字符串短小精悍，不需要实现Serializable接口。似乎没啥缺点。
StringRedisSerializer序列化之后的结果，自然人也是可以理解，但是value只能是String类型，不能是Object。

使用redisTemplate存取redis各种数据类型

下面的各种数据类型操作的api和redis命令行api的含义几乎是一致的。

@SpringBootTest
public class RedisConfigTest2 {

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private ValueOperations<String,Object> valueOperations;   //以redis string类型存取Java Object(序列化反序列化)

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private HashOperations<String, String, Object> hashOperations; //以redis的hash类型存储java Object

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private ListOperations<String, Object> listOperations; //以redis的list类型存储java Object

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private SetOperations<String, Object> setOperations;   //以redis的set类型存储java Object

    @Resource(name = "redisTemplate")
    private ZSetOperations<String, Object> zSetOperations;  //以redis的zset类型存储java Object


    @Test
    public void testValueObj() {
        Person person = new Person("boke","byrant");
        person.setAddress(new Address("南京","中国"));
        //向redis数据库保存数据(key,value),数据有效期20秒
        valueOperations.set("player:1",person,20, TimeUnit.SECONDS); //20秒之后数据消失
        //根据key把数据取出来
        Person getBack = (Person)valueOperations.get("player:1");
        System.out.println(getBack);
    }

    @Test
    public void testSetOperation() {
        Person person = new Person("kobe","byrant");
        Person person2 = new Person("curry","stephen");

        setOperations.add("playerset",person,person2);  //向Set中添加数据项
        //members获取Redis Set中的所有记录
        Set<Object> result = setOperations.members("playerset");
        System.out.println(result);  //包含kobe和curry的数组
    }

    @Test
    public void HashOperations() {
        Person person = new Person("kobe","byrant");
        //使用hash的方法存储对象数据（一个属性一个属性的存，下节教大家简单的方法）
        hashOperations.put("hash:player","firstname",person.getFirstname());
        hashOperations.put("hash:player","lastname",person.getLastname());
        hashOperations.put("hash:player","address",person.getAddress());
        //取出一个对象的属性值，有没有办法一次将整个对象取出来？有，下节介绍
        String firstName = (String)hashOperations.get("hash:player","firstname");
        System.out.println(firstName);   //kobe
    }

    @Test
    public void  ListOperations() {
        //将数据对象放入队列
        listOperations.leftPush("list:player",new Person("kobe","byrant"));
        listOperations.leftPush("list:player",new Person("Jordan","Mikel"));
        listOperations.leftPush("list:player",new Person("curry","stephen"));
        //从左侧存，再从左侧取，所以取出来的数据是后放入的curry
        Person person = (Person) listOperations.leftPop("list:player");
        System.out.println(person); //curry对象
    }
}

redisTemplate详细用法参考文章

RedisTemplate操作Redis，这一篇文章就够了（一）

redis原生数据类型操作大全

使用Redis Repository操作数据

通过集成spring-boot-starter-data-redis之后一共有三种redis hash数据操作方式可以供我们选择

一个属性、一个属性的存取
使用Jackson2HashMapper存取对象
使用RedisRepository的对象操作

一个属性、一个属性的存取

@Test
public void HashOperations() {
    Person person = new Person("kobe","byrant");
    person.setAddress(new Address("洛杉矶","美国"));
    //使用hash的方法存储对象数据（一个属性一个属性的存，下节教大家简单的方法）
    hashOperations.put("hash:player","firstname",person.getFirstname());
    hashOperations.put("hash:player","lastname",person.getLastname());
    hashOperations.put("hash:player","address",person.getAddress());

    String firstName = (String)hashOperations.get("hash:player","firstname");
    System.out.println(firstName);
}

数据在redis数据库里面存储结构是下面这样的

一个hash代表一个对象的数据
一个对象有多个属性key、value键值对数据，每一组键值对都可以单独存取

使用Jackson2HashMapper存取对象

上一小节我们操作hash对象的时候是一个属性一个属性设置的，那我们有没有办法将对象一次性hash入库呢？

我们可以使用jacksonHashOperations和Jackson2HashMapper

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.assertEquals;

@SpringBootTest
public class RedisConfigTest3 {

    @Resource(name="redisTemplate")
    private HashOperations<String, String, Object> jacksonHashOperations;
    //注意这里的false，下文会讲解
    private HashMapper<Object, String, Object> jackson2HashMapper = new Jackson2HashMapper(false);

    @Test
    public void testHashPutAll(){

        Person person = new Person("kobe","bryant");
        person.setId("kobe");
        person.setAddress(new Address("洛杉矶","美国"));

        //将对象以hash的形式放入redis数据库
        Map<String,Object> mappedHash = jackson2HashMapper.toHash(person);
        jacksonHashOperations.putAll("player:" + person.getId(), mappedHash);

        //将对象从数据库取出来
        Map<String,Object> loadedHash = jacksonHashOperations.entries("player:" + person.getId());
        Object map = jackson2HashMapper.fromHash(loadedHash);
        Person getback = new ObjectMapper().convertValue(map,Person.class);

        //Junit5,验证放进去的和取出来的数据一致
        assertEquals(person.getFirstname(),getback.getFirstname());
    }
}

使用这种方式可以一次性的存取java 对象为redis数据库的hash数据类型。需要注意的是：执行上面的测试用例，Person和Address一定要有public无参构造方法，在将map转换成Person或Address对象的时候用到，如果没有的话会报错。

当new Jackson2HashMapper(false),注意属性对象Address的存储格式(两张图对比观察)

当new Jackson2HashMapper(true),注意属性对象Address的存储格式(两张图对比观察)

需要注意的是：使用这种方法存储hash数据，需要多出一个键值对@class说明该hash数据对应的java类。在反序列化的时候会使用到，用于将hash数据转换成java对象。

使用RedisRepository的对象操作

下面为大家介绍使用RedisRepository进行redis数据操作，它不只是能简单的存取数据，还可以做很多的CURD操作。使用起来和我们用JPA进行关系型数据库的单表操作，几乎是一样的。

首先，我们需要在需要操作的java实体类上面加上@RedisHash注解，并使用@Id为该实体类指定id。是不是和JPA挺像的？

@RedisHash("people")   //注意这里的person，下文会说明
public class Person {
  @Id
  String id;
  
  //其他和上一节代码一样

}

然后写一个PersonRepository ，继承CrudRepository，是不是也和JPA差不多？

//泛型第二个参数是id的数据类型
public interface PersonRepository extends CrudRepository<Person, String> {
 // 继承CrudRepository，获取基本的CRUD操作
}

CrudRepository默认为我们提供了下面的这么多方法，我们直接调用就可以了。

在项目入口方法上加上注解@EnableRedisRepositories（笔者测试，在比较新的版本中这个注解已经不需要添加了，默认支持），然后进行
下面的测试

@SpringBootTest
public class RedisRepositoryTest {

    @Resource
    PersonRepository personRepository;

    @Test
    public void test(){

        Person rand = new Person("zimug", "汉神");
        rand.setAddress(new Address("杭州", "中国"));
        personRepository.save(rand);  //存

        Optional<Person> op = personRepository.findById(rand.getId()); //取
        Person p2 = op.get();

        personRepository.count(); //统计Person的数量
        personRepository.delete(rand);  //删除person对象rand

    }

}

测试结果：需要注意的是RedisRepository在存取对象数据的时候，实际上使用了redis的2种数据类型

第一种是Set类型，用于保存每一个存入redis的对象（Person）的id。我们可以利用这个Set实现person对象集合类的操作，比如说：count()统计，统计redis数据库中一共保存了多少个person。注意：下图中set集合的key名称，就是通过上文代码中

@RedisHash("people")指定的。

第二种是Hash类型，是用来保存Java对象的，id是RedisRepository帮我们生成的，这个id和上图中set集合中保存的id是一致的。

spring cache缓存基本用法

为什么要做缓存

提升性能

绝大多数情况下，关系型数据库select查询是出现性能问题最大的地方。一方面，select 会有很多像 join、group、order、like 等这样丰富的语义，而这些语义是非常耗性能的；另一方面，大多数应用都是读多写少，所以加剧了慢查询的问题。

分布式系统中远程调用也会耗很多性能，因为有网络开销，会导致整体的响应时间下降。为了挽救这样的性能开销，在业务允许的情况（不需要太实时的数据）下，使用缓存是非常必要的事情。

缓解数据库压力

当用户请求增多时，数据库的压力将大大增加，通过缓存能够大大降低数据库的压力。

常用缓存操作流程

使用缓存最关键的一点就是保证：缓存与数据库的数据一致性，该怎么去做？下图是一种最常用的缓存操作模式，来保证数据一致性。

更新写数据：先把数据存到数据库中，然后再让缓存失效或更新。缓存操作失败，数据库事务回滚。
删除写数据: 先从数据库里面删掉数据，再从缓存里面删掉。缓存操作失败，数据库事务回滚。
查询读数据
缓存命中：先去缓存 cache 中取数据，取到后返回结果。
缓存失效：应用程序先从 cache 取数据，没有得到，则从数据库中取数据，成功后，在将数据放到缓存中。

如果上面的这些更新、删除、查询操作流程全都由程序员通过编码来完成的话

因为加入缓存层，程序员的编码量大大增多
缓存层代码和业务代码耦合，造成难以维护的问题。

整合Spring Cache

Spring cache相关注解

我们可以使用Spring cache解决上面遇到的两个问题，Spring cache通过注解的方式来操作缓存，一定程度上减少了程序员缓存操作代码编写量。注解添加和移除都很方便，不与业务代码耦合，容易维护。

第一步：pom.xml 添加 Spring Boot 的 jar 依赖：

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

第二步：添加入口启动类 @EnableCaching 注解开启 Caching，实例如下。

@EnableCaching

在Spring Boot中通过@EnableCaching注解自动化配置合适的缓存管理器（CacheManager），Spring Boot根据下面的顺序去侦测缓存提供者，也就是说Spring Cache支持下面的这些缓存框架：

Generic
JCache (JSR-107) (EhCache 3, Hazelcast, Infinispan, and others)
EhCache 2.x
Hazelcast
Infinispan
Couchbase
Redis（因为我们之前引入了Redis，所以使用redis作为缓存）
Caffeine
Simple

在ArticleController类上实现一个简单的例子

下面的例子第一次访问走数据库（代码上断点断下来），第二次访问就走缓存了（不走函数代码）。可以自己下断点试一下。

@Cacheable(value="article")
@GetMapping( "/article/{id}")
public @ResponseBody  AjaxResponse getArticle(@PathVariable Long id) {

使用redis缓存，被缓存的对象（函数返回值）有几个非常需要注意的点：

必须实现无参的构造函数
需要实现Serializable 接口和定义serialVersionUID （因为缓存需要使用JDK的方式序列化和反序列化）。

更改Redis缓存的序列化方式

让缓存使用JDK默认的序列化和反序列化方式非常不友好，我们完全可以修改为使用JSON序列化与反序列化的方式，可读性更强，体积更小，速度更快

@Configuration
public class RedisConfig {
   //这个函数是上一节的内容
   @Bean
   public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
       RedisTemplate redisTemplate = new RedisTemplate();
       redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
       Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);

       ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
       objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
       objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);

       jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(objectMapper);

       //重点在这四行代码
       redisTemplate.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
       redisTemplate.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
       redisTemplate.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
       redisTemplate.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);

       redisTemplate.afterPropertiesSet();
       return redisTemplate;
   }

    //本节的重点配置，让Redis缓存的序列化方式使用redisTemplate.getValueSerializer()
   //不在使用JDK默认的序列化方式
   @Bean
   public RedisCacheManager redisCacheManager(RedisTemplate redisTemplate) {
       RedisCacheWriter redisCacheWriter = RedisCacheWriter.nonLockingRedisCacheWriter(redisTemplate.getConnectionFactory());
       RedisCacheConfiguration redisCacheConfiguration = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
               .serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(redisTemplate.getValueSerializer()));
       return new RedisCacheManager(redisCacheWriter, redisCacheConfiguration);
   }
}

详述缓存声明式注解的使用

缓存注解-增删改查

一定要把这张图理解的非常透彻，才能把缓存注解用好。

@Cacheable：针对查询方法配置，能够根据查询方法的请求参数对其结果进行缓存（完成上图中的蓝色连线箭头的缓存流程）
@CacheEvict：被注解的方法执行前或者执行之后，删除缓存（红色连线箭头3：让缓存失效、删除）
@CachePut：调用被注解的方法，对其返回结果进行缓存更新（红色连线箭头3：更新数据库后更新缓存）
@Caching：可以将上面三种注解，组合起来使用

单个对象的查询缓存

仍然以我们之前一直使用的ArtivleServiceImpl为例（包含增删改查方法），添加缓存注解。

被@Cacheable注解的方法，在第一次被请求的时候执行方法体，并将方法的返回值放入缓存。在第二次请求的时候，由于缓存中已经包含该数据，将不执行被注解的方法的方法体，直接从缓存中获取数据。对于查询过程的缓存操作，要满足上图中的蓝色箭头线指引的操作流程，所有的操作流程只需要加上一个@Cacheable就可以实现。

public static final String CACHE_OBJECT = "article";  //缓存名称

@Cacheable(value = CACHE_OBJECT,key = "#id")   //这里的value和key参考下面的redis数据库截图理解
public ArticleVO getArticle(Long id) {
  return dozerMapper.map(articleMapper.selectById(id),ArticleVO.class);
}

需要注意的是：缓存注解的key是一个SPEL表达式，“#id”表示获取函数的参数id的值作为缓存的key值。如果参数id=1，那么最终redis缓存的key就是：“article::1”。下图是redis缓存数据库中这条缓存记录的截图：

集合对象的查询缓存

大家要注意Object和List<Object>是两种不同的业务数据，所以对应的缓存也是两种缓存。注意下文中，缓存注解的key是字符串list，因为缓存注解默认使用SPEL表达式，如果我们想使用字符串需要加上斜杠。

public static final String CACHE_LIST_KEY  = "\"list\"";

@Cacheable(value = CACHE_OBJECT,key = CACHE_LIST_KEY)
public List<ArticleVO> getAll() {
  List<Article> articles = articleMapper.selectList(null);
  return DozerUtils.mapList(articles,ArticleVO.class);
}

对于查询过程的缓存操作，要满足上图中的蓝色箭头线指引的操作流程，所有的操作流程只需要加上一个@Cacheable就可以实现。目前MySQL数据库的article表有4条数据，所以缓存结果是一个包含4个article元素的数组

删除单个对象及其缓存

如下面的代码所示，将在函数执行成功之后删除redis key为“article::1”的缓存（假设删除id=1的记录）。

@Override
@Caching(evict = {
        @CacheEvict(value = CACHE_OBJECT,key = CACHE_LIST_KEY),   //删除List集合缓存
        @CacheEvict(value = CACHE_OBJECT,key = "#id")  //删除单条记录缓存
})
public void deleteArticle(Long id) {
  articleMapper.deleteById(id);
}

执行该方法传递参数id=1，先执行方法去操作删除MySQL数据；成功之后在《1.1.单个对象的查询缓存》缓存到redis中的key为“article::1”的缓存也将被删除。
任何一个artilce记录被删除，都会引起article::list缓存与MySQL数据库记录不一致的情况，所以需要把article::list集合缓存也删除掉。
因为Java 语法不允许在同一个方法上使用两个同样的注解@CacheEvict，所以我们用@Caching注解把两个@CacheEvict包起来。

新增一个对象

新增MySQL数据的时候新增redis缓存么？不是的，缓存是在获得查询结果时候回写到缓存里面的，不在新增的时候加缓存。
新增的时候删除缓存么“？是的，因为我们缓存了List的集合，一旦新增一条记录。原来MySQL数据库有4条记录，新增之后MySQL数据库有5条记录，redis缓存数据库缓存结果”article::list“仍然有4条记录。redis缓存中的数据与MYSQL数据库中的数据不一致，所以把”article::list“缓存删掉。

@CacheEvict(value = CACHE_OBJECT,key = CACHE_LIST_KEY)   //删除List集合缓存
public void saveArticle(ArticleVO article) {
  Article articlePO = dozerMapper.map(article, Article.class);
  articleMapper.insert(articlePO);
}

执行完成上面的方法，MySQL数据库新增了一条article记录；成功之后在《1.2.集合对象的查询缓存》缓存到redis中的key为“article::list”的缓存也将被删除。

更新一个对象

注意更新对象的时候，我们在该方法上面加了两个缓存注解。

下文的CachePut注解的作用是在方法执行成功之后，将其返回值放入缓存。key ="#article.getId()"表示使用参数article的id属性作为缓存key。
下文的CacheEvict注解用于将“article::list”的缓存删除，因为某一条记录的数据更新，就表示原来缓存的List集合数据与MySQL数据库中的数据不一致，所以把它删除掉。缓存数据可以没有，但是不能和后端被缓存的关系数据库数据不一致。

@CachePut(value = CACHE_OBJECT,key = "#article.getId()")
@CacheEvict(value = CACHE_OBJECT,key = CACHE_LIST_KEY)
public ArticleVO updateArticle(ArticleVO article) {
  Article articlePO = dozerMapper.map(article,Article.class);
  articleMapper.updateById(articlePO);
  return article;  //为了保证一致性，最后返回的更新结果，最好从数据库去查
}

执行完成该方法，假如ArticleVO参数对象的id=1

MySQL数据库中的id=1的记录将被更新
redis数据库中”article::1“的记录也将被更新(CachePut)
redis数据库中”article::list“的记录将被删除（CacheEvict）

更新一个对象（另一种方法）

需要特别注意的是：如果在更新方法上使用CachePut注解，该方法一定要有数据更新之后返回值，因为返回值就是缓存值。

比较简单的做法是直接将不一致的缓存删掉，而不是去更新缓存。

这样操作对于程序员的要求更低，不容易出错。

缓存数据可以没有，但是不能和后端被缓存的关系数据库数据不一致。

@Override
@Caching(evict = {
        @CacheEvict(value = CACHE_OBJECT,key = CACHE_LIST_KEY),   //删除List集合缓存
        @CacheEvict(value = CACHE_OBJECT,key = "#article.getId()")  //删除单条记录缓存
})
public void updateArticle(ArticleVO article) {
  Article articlePO = dozerMapper.map(article,Article.class);
  articleMapper.updateById(articlePO);
}

方法不需要有返回值。执行完成该方法，假如ArticleVO参数对象的id=1

MySQL数据库中的id=1的记录将被更新
redis数据库中”article::1“的记录将被删除
redis数据库中”article::list“的记录将被删除

缓存注解配置说明

@Cacheable 通常应用到读取数据的查询方法上：先从缓存中读取，如果没有再调用方法获取数据，然后把数据查询结果添加到缓存中。如果缓存中查找到数据，被注解的方法将不会执行。

@CachePut通常应用于修改方法配置，能够根据方法的请求参数对其注解的函数返回值进行缓存，和 @Cacheable 不同的是，它每次都会触发被注解方法的调用。

@CachEvict 通常应用于删除方法配置，能够根据一定的条件对缓存进行删除。可以清除一条或多条缓存。

在实际的生产环境中，没有一定之规，哪种注解必须用在哪种方法上，@CachEvict 注解通常也用于更新方法上。数据的缓存策略，要根据资源的使用方式，做出合理的缓存策略规划。保证缓存与业务数据库的数据一致性。并做好测试，对于缓存的正确使用，测试才是王道！

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