首页 Java SpringBoot整合Redis实现数据分布式缓存，实战分享！

SpringBoot整合Redis实现数据分布式缓存，实战分享！

Author: 潘志的研发笔记 · 分类： Java ·    2024年11月 · tags:

01、背景介绍

在当前流行的微服务以及分布式集群环境下，Redis 的使用场景可以说非常的广泛，能解决集群环境下系统中遇到的不少技术问题，在此列举几个使用 redis 经常用到的功能！

  • 分布式缓存：在分布式的集群架构中，将缓存存储在内存中会出现很多的问题，比如用户回话信息，因为这部分信息需要与其他机器共享，此时利用 Redis 可以很好的解决机器之间数据共享的问题，缓存也是 Redis 中使用最多的场景
  • 分布式锁：在高并发的情况下，我们需要一个锁来防止并发带来的脏数据，Java 自带的锁机制显然对进程间的并发并不好使，此时利用 Redis 的单线程特性，实现分布式锁控制
  • 接口限流：在集群环境下，可以利用 redis 的分布式自增ID功能，精准的统计每个接口在指定时间内的请求次数，利用这个特性，可以定向限制某个接口恶意频刷

当然 Redis 的使用场景并不仅仅只有这么多，还有很多未列出的场景，如发布/订阅，分布锁集合等。

现实中我们大部分的微服务项目都是基于 SpringBoot 框架进行快速开发，今天通过这篇文章，我们一起来了解一下如何在 SpringBoot 项目中正确的使用 Redis。

废话不多说，直接上代码！

02、代码实践

2.1、添加 redis 相关依赖包

在 SpringBoot 项目中，使用redis非常简单，开发者只需要在项目中添加如下的依赖即可！

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

在 redis 中，我们知道官方推荐的 java 版本的 redis 客户端，一共有三个，分别是Jedis、Lettuce和Redisson，其中大部分场景下，使用Jedis或者Lettuce就足够了。

在 SpringBoot 1.x 版本里面，spring-boot-starter-data-redis默认集成的客户端是Jedis；从 SpringBoot 2.x 开始，spring-boot-starter-data-redis默认集成的客户端是Lettuce。

以springBoot-2.1.0版本为例，我们打开spring-boot-starter-data-redis依赖配置，核心配置如下！

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<project xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd" xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
    xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance">
  <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
  <p>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starters</artifactId>
    <version>2.1.0.RELEASE</version>
  </parent>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
  <version>2.1.0.RELEASE</version>
  <name>Spring Boot Data Redis Starter</name>
  <!--省略其他配置...-->

  <dependencies>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.boot</groupId>
      <artifactId>spring-boot-starter</artifactId>
      <version>2.1.0.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>org.springframework.data</groupId>
      <artifactId>spring-data-redis</artifactId>
      <version>2.1.2.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
      <exclusions>
        <exclusion>
          <artifactId>jcl-over-slf4j</artifactId>
          <groupId>org.slf4j</groupId>
        </exclusion>
      </exclusions>
    </dependency>
    <dependency>
      <groupId>io.lettuce</groupId>
      <artifactId>lettuce-core</artifactId>
      <version>5.1.2.RELEASE</version>
      <scope>compile</scope>
    </dependency>
  </dependencies>
</project>

可以很清晰的看到，spring-boot-starter-data-redis默认集成的客户端是Lettuce。

2.2、配置 redis 相关连接信息

依赖包添加完成之后，我们还需要在application.properties全局配置文件中，添加相关的 redis 配置信息。

# 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） 默认 8
spring.redis.lettuce.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） 默认 -1
spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1
# 连接池中的最大空闲连接 默认 8
spring.redis.lettuce.pool.max-idle=8
# 连接池中的最小空闲连接 默认 0
spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0

最后，我们来跑一个最简单的单元测试，看看是否能联通（确保 redis 的服务端已经启动）。

@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
@SpringBootTest(classes = RedisApplication.class)
public class TestRedis {
    @Autowired
    private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
    @Test
    public void test() throws Exception {
        String uuid = UUID.randomUUID().toString();
        stringRedisTemplate.opsForValue().set(uuid, uuid, 60, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(stringRedisTemplate.opsForValue().get(uuid));
    }
}

如果控制台输出正常，说明基本配置已经完成，如果有错误，看错误信息然后依次排查！

2.3、重新配置 RedisTemplate 的序列化策略

SpringBoot 为我们提供了一个高度封装的RedisTemplate类来操作redis的各个命令，开发者无需关心具体的客户端 api 问题，通过RedisTemplate提供的方法，就可以操作redis，方便开发者可以无成本替换 java 客户端。

当我们存储对象的时候，RedisTemplate默认采用的是 Jdk 提供的序列化工具库，该工具有个要求，缓存的对象必须显式实现序列化接口，才能保存。

通常情况下，我们会自定义RedisTemplate的序列化策略，采用Jackson将对象转成json，查询的时候将json转成对象。

具体实现如下：

@Configuration
public class RedisTemplateConfig {
    /**
     * 默认是JDK的序列化策略，这里配置redisTemplate采用的是Jackson2JsonRedisSerializer的序列化策略
     * @param factory
     * @return
     */
    @Bean
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        // 使用Jackson2JsonRedisSerializer来序列化和反序列化redis的value值（默认使用JDK的序列化方式）
        Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jacksonSeial = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
        // 使用Jackson序列号对象
        ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
        // 指定要序列化的域，field,get和set,以及修饰符范围，ANY是都有包括private和public
        objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL,JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        // 指定序列化输入的类型，类必须是非final修饰的，final修饰的类，比如String,Integer等会抛出异常
        objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        jacksonSeial.setObjectMapper(objectMapper);
        // 使用RedisTemplate对象
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        // 配置连接工厂
        template.setConnectionFactory(factory);
        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        // 值采用json序列化
        template.setValueSerializer(jacksonSeial);
        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的hash-key值
        template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        // 值采用json序列化
        template.setHashValueSerializer(jacksonSeial);
        //执行后续方法
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }
}

2.4、RedisTemplate 使用介绍

我们知道，redis 提供的数据结构很丰富，支持字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等数据类型的存储，RedisTemplate对这五种数据结构分别定义了不同的操作类，具体如下：

  • ValueOperations：操作最简单的K-V数据
  • ListOperations：操作list类型的数据
  • HashOperations：操作hash类型的数据
  • SetOperations：操作set类型的数据
  • ZSetOperations：操作zset类型的数据

相关的 api 介绍如下！

2.4.1、操作字符串的 api
@Autowired
private StringRedisTemplate stringRedisTemplate;
@Test
public void test() throws Exception {
    // 设置值，默认不过期
    stringRedisTemplate.opsForValue().set("userName", "张三");
    // 获取值
    String value = stringRedisTemplate.opsForValue().get("userName");
    System.out.println("获取userName对应的值：" +  value);
    // 设置值并且设置2秒过期时间，过期之后自动删除
    stringRedisTemplate.opsForValue().set("email", "123@123.com", 2, TimeUnit.SECONDS);
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println("获取email过期时间（单位秒）：" + stringRedisTemplate.getExpire("email"));
    System.out.println("获取email对应的值：" +  stringRedisTemplate.opsForValue().get("email"));
    Thread.sleep(1000);
    System.out.println("获取email对应的值：" +  stringRedisTemplate.opsForValue().get("email"));
    // 删除key
    Boolean result = stringRedisTemplate.delete("userName");
    System.out.println("删除userName结果：" +  result);
}
2.4.2、操作对象的 api
public class UserVo {
    private String email;
    private String name;
    public String getEmail() {
        return email;
    }
    public void setEmail(String email) {
        this.email = email;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public UserVo(String email, String name) {
        this.email = email;
        this.name = name;
    }
    public UserVo() {
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "UserVo{" +
                "email='" + email + ''' +
                ", name='" + name + ''' +
                '}';
    }
}
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Test
public void test() throws Exception {
    // 设置对象值，并且2秒自动过期
    ValueOperations<String, UserVo> operations = redisTemplate.opsForValue();
    UserVo user = new UserVo("aa@126.com", "张三");
    operations.set("user", user, 2, TimeUnit.SECONDS);
    //获取对象值
    UserVo userVo = operations.get("user");
    System.out.println(userVo.toString());
    System.out.println("获取user过期时间（单位秒）：" + redisTemplate.getExpire("user"));
    //删除key
    Boolean deleteValue = redisTemplate.delete("user");
    System.out.println("删除userName结果：" +  deleteValue);
}
2.4.3、操作列表的 api
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Test
public void test() throws Exception {
    // 向列表中添加数据
    ListOperations<String, UserVo> operations = redisTemplate.opsForList();
    // 往List左侧插入一个元素
    operations.leftPush("userList", new UserVo("aa@126.com", "张三"));
    operations.leftPush("userList", new UserVo("bb@126.com", "里斯"));
    //往 List 右侧插入一个元素
    operations.rightPush("userList", new UserVo("cc@126.com", "王五"));
    operations.rightPush("userList", new UserVo("dd@126.com", "赵六"));
    // 获取List 大小
    Long size = operations.size("userList");
    System.out.println("获取列表总数：" + size);
    //遍历整个List
    List<UserVo> allUserVo1 = operations.range("userList", 0, size);
    System.out.println("遍历列表所有数据：" + JacksonUtils.toJson(allUserVo1));
    //遍历整个List，-1表示倒数第一个即最后一个
    List<UserVo> allUserVo2 = operations.range("userList", 0, -1);
    System.out.println("遍历列表所有数据：" + JacksonUtils.toJson(allUserVo2));
    //从 List 左侧取出第一个元素，并移除
    Object userVo1 = operations.leftPop("userList", 200, TimeUnit.MILLISECONDS);
    System.out.println("从左侧取出第一个元素并移除：" + userVo1.toString());
    //从 List 右侧取出第一个元素，并移除
    Object userVo2 = operations.rightPop("userList", 200, TimeUnit.MILLISECONDS);
    System.out.println("从右侧取出第一个元素并移除：" + userVo2.toString());
}
2.4.4、操作哈希的 api
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Test
public void test() throws Exception {
    // 向hash中添加数据
    HashOperations<String, String, Integer> operations = redisTemplate.opsForHash();
    //Hash 中新增元素。
    operations.put("score", "张三", 2);
    operations.put("score", "里斯", 1);
    operations.put("score", "王五", 3);
    operations.put("score", "赵六", 4);
    Boolean hasKey = operations.hasKey("score", "张三");
    System.out.println("检查是否存在【score】【张三】：" + hasKey);
    Integer value = operations.get("score", "张三");
    System.out.println("获取【score】【张三】的值：" + value);
    Set<String> keys = operations.keys("score");
    System.out.println("获取hash表【score】所有的key集合：" + JacksonUtils.toJson(keys));
    List<Integer> values = operations.values("score");
    System.out.println("获取hash表【score】所有的value集合：" + JacksonUtils.toJson(values));
    Map<String,Integer> map = operations.entries("score");
    System.out.println("获取hash表【score】下的map数据：" + JacksonUtils.toJson(map));
    Long delete = operations.delete("score", "里斯");
    System.out.println("删除【score】中key为【里斯】的数据：" + delete);
    Boolean result = redisTemplate.delete("score");
    System.out.println("删除整个key：" + result);
}
2.4.5、操作集合的 api
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Test
public void test() throws Exception {
    // 向集合中添加数据
    SetOperations<String, String> operations = redisTemplate.opsForSet();
    //向集合中添加元素,set元素具有唯一性
    operations.add("city", "北京","上海", "广州", "深圳", "武汉");
    Long size = operations.size("city");
    System.out.println("获取集合总数：" + size);
    //判断是否是集合中的元素
    Boolean isMember = operations.isMember("city", "广州");
    System.out.println("检查集合中是否存在指定元素：" + isMember);
    Set<String> cityNames = operations.members("city");
    System.out.println("获取集合所有元素：" + JacksonUtils.toJson(cityNames));
    Long remove = operations.remove("city", "广州");
    System.out.println("删除指定元素结果：" + remove);
    //移除并返回集合中的一个随机元素
    String cityName = operations.pop("city");
    System.out.println("移除并返回集合中的一个随机元素：" + cityName);
}
2.4.6、操作有序集合的 api
@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
@Test
public void test() throws Exception {
    // 向有序集合中添加数据
    ZSetOperations<String, String> operations = redisTemplate.opsForZSet();
    //向有序集合中添加元素,set元素具有唯一性
    operations.add("cityName", "北京", 100);
    operations.add("cityName", "上海", 95);
    operations.add("cityName", "广州", 75);
    operations.add("cityName", "深圳", 85);
    operations.add("cityName", "武汉", 70);
    //获取变量指定区间的元素。0, -1表示全部
    Set<String> ranges = operations.range("cityName", 0, -1);
    System.out.println("获取有序集合所有元素：" + JacksonUtils.toJson(ranges));
    Set<String> byScores = operations.rangeByScore("cityName", 85, 100);
    System.out.println("获取有序集合所有元素（按分数从小到大）："+ JacksonUtils.toJson(byScores));
    Long zCard = operations.zCard("cityName");
    System.out.println("获取有序集合成员数: " + zCard);
    Long remove = operations.remove("cityName", "武汉");
    System.out.println("删除某个成员数结果: " + remove);
}

2.5、如果要换成 jedis，如果更换？

从 SpringBoot 2.x 开始，spring-boot-starter-data-redis默认集成的客户端是Lettuce，但是有的项目使用了Jedis依赖包相关的代码，如何无缝替换呢？

在pom.xml文件中，添加Jedis依赖包，排除相关的包即可，示例代码如下：

<!-- Redis相关依赖包 -->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <exclusions>
        <exclusion>
            <groupId>redis.clients</groupId>
            <artifactId>jedis</artifactId>
        </exclusion>
        <exclusion>
            <artifactId>lettuce-core</artifactId>
            <groupId>io.lettuce</groupId>
        </exclusion>
    </exclusions>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>

最后，在application.properties中，添加jedis相关配置，内容如下：

# Redis数据库索引（默认为0）
spring.redis.database=1
# 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=
# Redis服务器连接超时配置
spring.redis.timeout=1000
# 连接池配置
spring.redis.jedis.pool.max-active=8
spring.redis.jedis.pool.max-wait=1000
spring.redis.jedis.pool.max-idle=8
spring.redis.jedis.pool.min-idle=0
spring.redis.jedis.pool.time-between-eviction-runs=100

03、关于 key 的设计

通常情况下，我们对key采用如下方式进行设计，以便与其他项目中的key错开，避免发生冲突！

固定前缀:项目名:数据库名:表名:字段名:具体的值

其次，无论什么时候，只要有可能就利用key超时的优势，尽可能避免数据永久存储，因为一旦所有的key都永久存储，大量无效的key，会服务器资源非常严重不足，甚至不可用！

04、小结

针对日常中使用最多的string类型数据，SpringBoot 专门为开发者封装了StringRedisTemplate类，而且官方也建议使用该类来操作String类型的数据。

特别需要注意的地方是：RedisTemplate和StringRedisTemplate两者的数据是不共通的，不是一个类型的数据存储，交叉存取会报错，主要区别如下：

  • RedisTemplate是一个泛型类，而StringRedisTemplate不是，前者可以操作任何类型的数据，后者只能对键和值都为String类型的数据进行操作
  • 两者默认采用的序列化方式不同，StringRedisTemplate采用的是RedisSerializer.string()来序列化 Redis 中存储数据的Key；RedisTemplate使用的序列化类为JdkSerializationRedisSerializer

本文主要围绕在 SpringBoot 项目中，如何集成 redis 并正确使用进行了知识内容的分享，内容难免有缺漏，欢迎网友留言指出！

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