【java学习】Redis学习-spring-data-redis - Go语言中文社区

【java学习】Redis学习-spring-data-redis


1,概念

1)场景

①性能。执行时间久且结果不频繁变动的SQL,适合将运行结果放入缓存。
②并发。在大并发的情况下,所有的请求直接访问数据库,数据库会出现连接异常。这个时候,就需要使用redis做一个缓冲操作,让请求先访问到redis,而不是直接访问数据库。

2)缺点

①缓存和数据库双写一致性问题

一致性问题是分布式常见问题,还可以再分为最终一致性和强一致性。
如果对数据有强一致性要求,不能放缓存。我们所做的一切,只能保证最终一致性。另外,我们所做的方案其实从根本上来说,只能说降低不一致发生的概率,无法完全避免。因此,有强一致性要求的数据,不能放缓存。

策略:

  1. 增:写库成功后,将返回的对象存入redis。
  2. 删:数据库删除成功后,删除redis。
  3. 查:查redis,没查到,去数据库查询。
  4. 改:数据库修改成功后,再修改。
  5. 另外,对于前端接收到的数据,应该进行数据校验,确保数据的合法性。

上述策略再多请求并发执行的情况下,依然会造成脏数据问题。新的策略如下:
6. 查:查缓存,没查到,去数据库查询。
7. 更新(增删改):先更新数据库,成功后再删除缓存。–《Cache-Aside pattern》
这种策略基本上避免了脏数据问题,因为可能存在删除缓存失败的问题,提供一个补偿措施即可,例如利用消息队列重试删除。《缓存的正确使用方式,你都会了吗?》中提供的方法如下图所示:
在这里插入图片描述
9. 因为可能存在删除缓存失败的问题,提供一个补偿措施即可,例如利用消息队列。

②缓存雪崩问题

缓存雪崩,即缓存同一时间大面积的失效,这个时候又来了一波请求,结果请求都怼到数据库上,从而导致数据库连接异常。
解决方案:
(一)给缓存的失效时间,加上一个随机值,避免集体失效。
(二)使用互斥锁,但是该方案吞吐量明显下降了。
(三)双缓存。我们有两个缓存,缓存A和缓存B。缓存A的失效时间为20分钟,缓存B不设失效时间。自己做缓存预热操作。然后细分以下几个小点
I 从缓存A读数据库,有则直接返回
II A没有数据,直接从B读数据,直接返回,并且异步启动一个更新线程。
III 更新线程同时更新缓存A和缓存B。

③缓存击穿问题(缓存穿透)

缓存穿透,即黑客故意去请求缓存中不存在的数据,导致所有的请求都怼到数据库上,从而数据库连接异常。
解决方案:
(一)利用互斥锁,缓存失效的时候,先去获得锁,得到锁了,再去请求数据库。没得到锁,则休眠一段时间重试
(二)采用异步更新策略,无论key是否取到值,都直接返回。value值中维护一个缓存失效时间,缓存如果过期,异步起一个线程去读数据库,更新缓存。需要做缓存预热(项目启动前,先加载缓存)操作。
(三)提供一个能迅速判断请求是否有效的拦截机制,比如,利用布隆过滤器,内部维护一系列合法有效的key。迅速判断出,请求所携带的Key是否合法有效。如果不合法,则直接返回。

④缓存的并发竞争key的问题

分析:这个问题大致就是,同时有多个子系统去set一个key,可以使用redis事务机制。

考虑到生产环境,基本都是redis集群环境,做了数据分片操作。一个事务中有涉及到多个key操作的时候,这多个key不一定都存储在同一个redis-server上。因此,redis的事务机制,十分鸡肋。

回答:如下所示
(1)如果对这个key操作,不要求顺序
这种情况下,准备一个分布式锁,大家去抢锁,抢到锁就做set操作即可,比较简单。
(2)如果对这个key操作,要求顺序
假设有一个key1,系统A需要将key1设置为valueA,系统B需要将key1设置为valueB,系统C需要将key1设置为valueC.
期望按照key1的value值按照 valueA–>valueB–>valueC的顺序变化。这种时候我们在数据写入数据库的时候,需要保存一个时间戳。假设时间戳如下

系统A key 1 {valueA  3:00}
系统B key 1 {valueB  3:05}
系统C key 1 {valueC  3:10}

那么,假设这会系统B先抢到锁,将key1设置为{valueB 3:05}。接下来系统A抢到锁,发现自己的valueA的时间戳早于缓存中的时间戳,那就不做set操作了。以此类推。

其他方法,比如利用队列,将set方法变成串行访问也可以。总之,灵活变通。

2,原理

redis是单线程工作模型,I/O多路复用机制。
在这里插入图片描述
redis-client在操作的时候,会产生具有不同事件类型的socket。在服务端,有一段I/0多路复用程序,将其置入队列之中。然后,文件事件分派器,依次去队列中取,转发到不同的事件处理器中。

1)单线程的redis为什么这么快

(一)纯内存操作
(二)单线程操作,避免了频繁的上下文切换
(三)采用了非阻塞I/O多路复用机制

2)基础数据类型

①String

特性

最常规的set/get操作,value可以是String也可以是数字。

  1. string 类型是二进制安全的。意思是 redis 的 string 可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。
  2. string 类型的值最大能存储 512MB。

场景

一般做一些复杂的计数功能的缓存。

使用

redis 127.0.0.1:6379> SET name "runoob"
OK
redis 127.0.0.1:6379> GET name
"runoob"

参考操作

存储结构

一个key对应一个value。
在这里插入图片描述

②hash

特性

  1. redis的哈希值是字符串字段和字符串之间的映射,是表示对象的完美数据类型。
  2. 哈希中的字段数量没有限制,所以可以在你的应用程序以不同的方式来使用哈希。

场景

这里value存放的是结构化的对象,比较方便的就是操作其中的某个字段。
举例:单点登录中用于存储用户信息,以cookieId作为key,设置30分钟为缓存过期时间,能很好的模拟出类似session的效果。

使用

操作示例

存储结构

一个key1对应一个Map,map中每个value中@class后面对应的值为类信息。
通过userRedisTemplate.opsForHash().putAll(key, value)可以一次存入全部数据;
通过userRedisTemplate.opsForHash().get(key1,key2);取单个数据,其中k2是map中的键值;
通过userRedisTemplate.opsForHash().put(key1,key2, value);存入单个数据。
在这里插入图片描述

③list(列表)

特性

  1. 排序为插入的顺序,使用链表实现(增删快,查找慢)。
  2. 列表的最大长度为2^32-1。

场景

a.简单的消息队列的功能。

  1. 可以用列表获取最新的内容(像帖子,微博等),用ltrim很容易就会获取最新的内容,并移除旧的内容。
  2. 用列表可以实现生产者消费者模式,生产者调用lpush添加项到列表中,消费者调用rpop从列表中提取,如果没有元素,则轮询去获取,或者使用brpop等待生产者添加项到列表中。
  3. 利用lrange命令,做基于redis的分页功能,性能极佳,用户体验好。

使用

操作示例

④set

特性

  1. 无序的字符串集合,集合中的值是唯一的,无序的。
  2. 使用@EnableCaching开启声明式缓存支持,这样就可以使用基于注解的缓存技术。注解缓存是一个对缓存使用的抽象,通过在代码中添加下面的一些注解,达到缓存的效果。

场景

  1. 可以对集合执行很多操作,例如,用于全局去重(集群部署时不用JVM自带的Set进行去重是因为使用JVM自带的Set需要再起一个公共服务,太麻烦了),测试元素是否存在,对多个集合执行交集、并集和差集等等。
  2. 我们通常可以用集合存储一些无关顺序的,表达对象间关系的数据,例如用户的角色,可以用sismember很容易就判断用户是否拥有某个角色。
  3. 在一些用到随机值的场合是非常适合的,可以用 srandmember/spop 获取/弹出一个随机元素。

使用

操作示例

⑤zset(sorted set)

特性

  1. 有序集合由唯一的,不重复的字符串元素组成。有序集合中的每个元素都关联了一个浮点值,称为分数。可以把有序看成hash和集合的混合体,分数即为hash的key。
  2. 有序集合中的元素是按序存储的,不是请求时才排序的。sorted set多了一个权重参数score,集合中的元素能够按score进行排列。可以做排行榜应用,取TOP N操作。

场景

使用

操作示例

3)过期策略以及内存淘汰机制

redis采用的是定期删除+惰性删除策略。
①定期删除:redis默认每个100ms检查,是否有过期的key,有过期key则删除。需要说明的是,redis不是每个100ms将所有的key检查一次,而是随机抽取进行检查(如果每隔100ms,全部key进行检查,redis岂不是卡死)。因此,如果只采用定期删除策略,会导致很多key到时间没有删除。
②惰性删除:每次获取某个key的时候,redis会检查一下,如果这个key如果设置了过期时间那么就会删除。
③内存淘汰机制
如果定期删除没删除key。然后你也没即时去请求key,也就是说惰性删除也没生效。这样,redis的内存会越来越高。那么就应该采用内存淘汰机制。
redis.conf中有一行配置:# maxmemory-policy volatile-lru
1> noeviction:当内存不足以容纳新写入数据时,新写入操作会报错。(不推荐)
2> allkeys-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,移除最近最少使用的key。(推荐使用)
3> allkeys-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在键空间中,随机移除某个key。(不推荐)
4> volatile-lru:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,移除最近最少使用的key。这种情况一般是把redis既当缓存,又做持久化存储的时候才用。(不推荐)
5> volatile-random:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,随机移除某个key。(不推荐)
6>volatile-ttl:当内存不足以容纳新写入数据时,在设置了过期时间的键空间中,有更早过期时间的key优先移除。(不推荐)

3,使用

1)添加依赖

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

2)yml配置

resources/bootstrap.yml

spring:
  redis:
    database: 0
    host: 127.0.0.1
    port: 6380
    password: *************
# Redis数据库索引(默认为0)
spring.redis.database=0  
# Redis服务器地址
spring.redis.host=127.0.0.1
# Redis服务器连接端口
spring.redis.port=6379  
# Redis服务器连接密码(默认为空)
spring.redis.password=
# 连接池最大连接数(使用负值表示没有限制)
spring.redis.pool.max-active=8  
# 连接池最大阻塞等待时间(使用负值表示没有限制)
spring.redis.pool.max-wait=-1  
# 连接池中的最大空闲连接
spring.redis.pool.max-idle=8  
# 连接池中的最小空闲连接
spring.redis.pool.min-idle=0  
# 连接超时时间(毫秒)
spring.redis.timeout=0 

3)Java Configuration

@Configuration
@EnableCaching
public class RedisCacheConfig {
  @Bean
    public RedisTemplate<String, String> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory){
        RedisTemplate<String, String> redisTemplate = new RedisTemplate<String, String>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(factory);
        // key序列化方式;(不然会出现乱码;),但是如果方法上有Long等非String类型的话,会报类型转换错误;
        // 所以在没有自己定义key生成策略的时候,以下这个代码建议不要这么写,可以不配置或者自己实现ObjectRedisSerializer
        // 或者JdkSerializationRedisSerializer序列化方式;
        RedisSerializer<String> redisSerializer = new StringRedisSerializer();// Long类型不可以会出现异常信息;
        redisTemplate.setKeySerializer(redisSerializer);
        redisTemplate.setHashKeySerializer(redisSerializer);
        return redisTemplate;
    }
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Map<Integer, UserinfoForm>> userRedisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        RedisTemplate<String, Map<Integer, UserinfoForm>> redisTemplate = new RedisTemplate<>();
        redisTemplate.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
        GenericJackson2JsonRedisSerializer serializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();
        redisTemplate.setDefaultSerializer(serializer);

        return redisTemplate;
    }

}

spring boot config redis的模板

4)通用操作的工具类

@SuppressWarnings("unchecked")
@Component
public class RedisUtil {
    @SuppressWarnings("rawtypes")
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    /**
     * 批量删除对应的value
     * 
     * @param keys
     */
    public void remove(final String... keys) {
        for (String key : keys) {
            remove(key);
        }
    }

    /**
     * 批量删除key
     * 
     * @param pattern
     */
    public void removePattern(final String pattern) {
        Set<Serializable> keys = redisTemplate.keys(pattern);
        if (keys.size() > 0)
            redisTemplate.delete(keys);
    }

    /**
     * 删除对应的value
     * 
     * @param key
     */
    public void remove(final String key) {
        if (exists(key)) {
            redisTemplate.delete(key);
        }
    }

    /**
     * 判断缓存中是否有对应的value
     * 
     * @param key
     * @return
     */
    public boolean exists(final String key) {
        return redisTemplate.hasKey(key);
    }

    /**
     * 读取缓存
     * 
     * @param key
     * @return
     */
    public String get(final String key) {
        Object result = null;
        ValueOperations<Serializable, Object> operations = redisTemplate.opsForValue();
        result = operations.get(key);
        if (result == null) {
            return null;
        }
        return result.toString();
    }

    /**
     * 写入缓存
     * 
     * @param key
     * @param value
     * @return
     */
    public boolean set(final String key, Object value) {
        boolean result = false;
        try {
            ValueOperations<Serializable, Object> operations = redisTemplate.opsForValue();
            operations.set(key, value);
            result = true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

    /**
     * 写入缓存
     * 
     * @param key
     * @param value
     * @return
     */
    public boolean set(final String key, Object value, Long expireTime) {
        boolean result = false;
        try {
            ValueOperations<Serializable, Object> operations = redisTemplate.opsForValue();
            operations.set(key, value);
            redisTemplate.expire(key, expireTime, TimeUnit.SECONDS);
            result = true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

    public boolean hmset(String key, Map<String, String> value) {
        boolean result = false;
        try {
            redisTemplate.opsForHash().putAll(key, value);
            result = true;
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }

    public Map<String, String> hmget(String key) {
        Map<String, String> result = null;
        try {
            result = redisTemplate.opsForHash().entries(key);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return result;
    }
}

5)使用


    @Autowired
    private RedisUtil redisUtil;

    @Test
    public void testSet() {
        String key = "key";
        System.out.println(redisUtil.get(key));
        String value = "sdd";
        redisUtil.set(key, value);
        System.out.println(redisUtil.get(key));
    }

6)注意

①注意保持redis和数据库的数据同步和一致性。

4,参考文献

Redis使用总结(一、几点使用心得)
runoob.com:redis教程
springboot之使用redistemplate优雅地操作redis
缓存的正确使用方式,你都会了吗?

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原文链接:https://blog.csdn.net/SunshineTan/article/details/99867145
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  • 发表于 2019-08-27 18:19:22
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  • 分类:Redis

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