Redis的简单使用 (实现Session持久化)

news/2024/7/7 20:19:46

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目录

一、Redis数据类型的使用

1. 字符串（String）

2. 字典类型（哈希 Hashes）

3. 列表（Lists）

4. 集合（Sets）

5. 有序集合（Sorted sets）

二、SpringBoot连接Redis操作

三、Spring Session持久化

1. 引进sping session的依赖 , 配置相应的session存储方式(redis) 实现持久化

2. Spring Session的工作原理

四、序列化和反序列化  (知识点补充)

为什么要序列化？

Redis是一个开源的、内存中的数据结构存储系统，可以用作数据库、缓存和消息代理。它支持多种数据类型，包括字符串、哈希、列表、集合和有序集合。

一、Redis数据类型的使用

1. 字符串（String）

字符串是Redis最基本的数据类型，你可以理解它为与Memcached类似的功能，它是二进制安全的。也就是说，Redis的字符串可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。一个Redis字符串类型的值最大能存储512MB。由于其简单且灵活，字符串类型在Redis中有很多用途，如：

  • 缓存：你可以将数据库查询的结果、用户会话、网页内容等存储为字符串，从而实现缓存功能。

  • 计数器：Redis的字符串可以存储64位的整数和双精度浮点数，并支持自增或自减操作，所以你可以用字符串实现计数器。

  • 分布式锁：你可以用SET key value [EX seconds] [PX milliseconds] [NX|XX]命令实现分布式锁。

以下是一些基本的字符串操作和示例：

  • SET key value：设置键的字符串值。
SET mykey "Hello"
  • GET key：获取键的值。
GET mykey
  • DEL key：删除键。
DEL mykey
  • INCR key：将键的整数值增一。
INCR mycounter
  • DECR key：将键的整数值减一。
DECR mycounter
  • APPEND key value：如果键已经存在并且是一个字符串，APPEND 命令将指定的 value 追加到原值的末尾。
APPEND mykey " World"

2. 字典类型（哈希 Hashes）

Redis的哈希（Hash）类型是字符串字段和字符串值之间的映射，因此它们是适合存储对象的理想数据类型。每个哈希可以存储2^32-1个键值对（超过40亿个）

哈希在Redis中常见的应用场景包括：

  • 存储对象：哈希类型非常适合存储对象，因为它们可以存储与对象相关的多个字段和值。

  • 缓存：哈希可以作为缓存的一种数据结构，例如存储一些数据库查询的结果。

  • 计数器：哈希字段的值可以增加或减少，可以用来实现多个计数器。

以下是一些基本的哈希操作和示例：

  • HSET key field value：为哈希表 key 中的指定字段设置值。
  • HSET key field value：为哈希表 key 中的指定字段设置值。
HSET myhash field1 "Hello"
HGET myhash field1

将一个对象存入Redis哈希中的方法是将对象的每个字段作为键值对存储到哈希中。例如，如果你有一个表示人的对象，它有 name, age, 和 city 三个字段，你可以这样存储它：

HSET person name "Bob" age "30" city "New York"
  • 在这个例子中，person 是哈希的名字，name, age, city 是字段名，而 Bob, 30, New York 则是它们对应的值。
  • 需要注意的是，Redis 4.0.0 版本之后，HSET 命令支持同时设置多个字段。如果你的Redis版本较旧，可能需要分别执行多次 HSET 命令来存储每个字段。

获取存储的对象也同样简单，你可以使用 HGETALL 命令：

HGETALL person

这将返回哈希中所有的字段和值：

1) "name"
2) "Bob"
3) "age"
4) "30"
5) "city"
6) "New York"

3. 列表（Lists）

Redis的列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素至列表的头部（左边）或者尾部（右边）。一个列表最多可以包含 232 - 1 元素 (4294967295，每个列表超过40亿个元素)。列表中的元素可以重复，并且列表是双向的，这意味着元素可以从列表的两端推入或弹出。这种数据类型适合用于各种不同的场景，如：

  • 消息队列：Redis列表的push、pop操作使得它非常适合作为消息队列使用。例如，应用程序可以将要处理的任务推入列表中，然后工作线程可以从列表中取出并处理任务。

  • 时间线或者新闻feed：如果你想追踪最新的几件事情或者记录日志，Redis的列表类型很适合。可以将新的元素推入列表，然后仅保留最新的N个元素。

  • 堆栈：通过将元素推入列表的头部，然后再从头部弹出元素，Redis列表可以作为LIFO（后入先出）堆栈使用。

以下是一些基本的列表操作和示例：

  • LPUSH key value：将一个或多个值插入到列表头部。
LPUSH mylist "world"
LPUSH mylist "Hello"
  • RPUSH key value：将一个或多个值插入到列表尾部。
RPUSH mylist "there"
  • LPOP key：移除并获取列表最左边的元素。
LPOP mylist
  • RPOP key：移除并获取列表最右边的元素。
RPOP mylist
  • LRANGE key start stop：获取列表在指定区间内的元素。start 和 stop 都是0-based的索引，其中0是列表的第一个元素（头部），-1是最后一个元素（尾部）。
LRANGE mylist 0 -1

4. 集合（Sets）

Redis的Set是字符串的无序集合。集合是通过哈希表实现的，所以添加、删除、查找的复杂度都是O(1)。集合中最大的成员数为 232 - 1 (4294967295，每个集合可存储40多亿条记录)。集合在Redis中有很多应用场景，如：

  • 社交网络：你可以用集合来存储用户的朋友列表或者粉丝列表，然后通过求交集、并集、差集等操作来获取共同的朋友、特定群体的用户等。

  • 标签系统：你可以为每个标签创建一个集合，然后将带有该标签的项（如文章的ID）添加到集合中。然后你可以很容易地获取带有某个或某些特定标签的所有项。

  • 数据过滤：由于集合的元素是唯一的，所以你可以通过向集合添加元素的方式来过滤重复的数据。

以下是一些基本的集合操作和示例：

  • SADD key member：将一个或多个成员元素加入到集合中
SADD myset "Hello"
SADD myset "World"
  • SREM key member：移除集合中一个或多个成员。
SREM myset "World"
  • SMEMBERS key：返回集合中的所有成员。
SMEMBERS myset
  • SISMEMBER key member：判断 member 元素是否是集合 key 的成员。
SISMEMBER myset "World"
  • SUNION key1 key2：返回一个集合的并集。
SUNION myset otherset
  • SINTER key1 key2：返回一个集合的交集。
SINTER myset otherset
  • SDIFF key1 key2：返回一个集合的差集。
SDIFF myset otherset

5. 有序集合（Sorted sets）

和Sets相比，Sorted Sets类型也是set类型，但是每个元素都会关联一个score，redis正是通过score来为集合中的成员进行从小到大的排序的。有序集合的成员是唯一的，但score可以重复。有序集合中最大的成员数为 232 - 1 (4294967295，可以存储40多亿条记录)。

由于元素是按照分值排序的，有序集合非常适合以下几种用途：

  • 排行榜：可以使用有序集合创建实时的排行榜，如游戏得分排行、用户活跃度排行等。

  • 时间序列：如果把时间戳作为分值，那么有序集合就可以存储时间序列数据，如用户登录记录、文章发布记录等。

  • 按距离排序的地理位置数据：如果把地理位置的距离作为分值，有序集合可以用来实现本地化的功能，如查找附近的餐厅或朋友。

以下是一些基本的有序集合操作和示例：

  • ZADD key score member：将一个或多个成员元素及其分数值加入到有序集当中。

ZADD myzset 1 "one"
ZADD myzset 2 "two"
  • ZREM key member：移除有序集合中的一个或多个成员。
ZREM myzset "one"
  • ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回有序集中指定区间内的成员，成员位置按分数值递增来排序。
ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
  • ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回有序集中指定区间内的成员，成员位置按分数值递减来排序。
ZREVRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
  • ZSCORE key member：返回有序集中，成员的分数值。
ZSCORE myzset "two"
  • ZRANK key member：返回有序集合中指定成员的索引（排名）。
ZRANK myzset "two"

二、SpringBoot连接Redis操作

1. 添加依赖：首先，在你的Maven或Gradle项目中添加Spring Boot Data Redis依赖。如果你使用的是Maven，可以在pom.xml中添加如下依赖：

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

2. 配置Redis连接：在你的application.properties或者application.yml文件中，可以配置如下Redis连接参数：(application.properties示例如下)

#配置连接reds
spring.redis.host= 127.0.0.1
#配置连接的端口号
spring.redis.port=8891
# 如果Redis服务器设置了密码，需要配置这一项
spring.redis.password=1111
#配置使用哪个Redis数据库
spring.redis.database=1

3. 在Spring应用中使用Redis：Spring Boot会自动配置一个RedisTemplate和StringRedisTemplate实例，你可以直接在你的应用中注入这些实例，然后就可以使用它们进行Redis操作了。例如：

// 使用 @RestController 注解，这样类中的方法都会以Json格式返回
@RestController
public class RedisController {

    // 通过 @Autowired 注解，Spring Boot 会自动为我们注入一个 RedisTemplate 对象，我们可以使用它来操作 Redis
    @Autowired
    private RedisTemplate redisTemplate;

    // 定义一个 HTTP 的 endpoint，当你访问 "/save" 这个路径时，会执行这个方法
    // 使用 @RequestMapping 注解，可以将 HTTP 请求映射到特定的处理方法上
    @RequestMapping("/save")
    public String save() {
        // 使用 RedisTemplate 的 opsForValue() 方法获取到一个 ValueOperations 对象，
        // 然后调用 set 方法将 "userinfo" 的值设置为 "zhangsan"
        redisTemplate.opsForValue().set("userinfo","zhangsan");
        // 返回 "ok" 字符串作为 HTTP 响应
        return "ok";
    }

    // 定义一个 HTTP 的 endpoint，当你访问 "/get" 这个路径时，会执行这个方法
    @RequestMapping("/get")
    public Object get() {
        // 使用 RedisTemplate 的 opsForValue() 方法获取到一个 ValueOperations 对象，
        // 然后调用 get 方法获取 "userinfo" 的值
        return redisTemplate.opsForValue().get("userinfo");
    }

    // 定义一个 HTTP 的 endpoint，当你访问 "/save2" 这个路径时，会执行这个方法
    @RequestMapping("/save2")
    public String save2() {
        // 使用 RedisTemplate 的 opsForHash() 方法获取到一个 HashOperations 对象，
        // 然后调用 put 方法在 "myhash" 这个 hash 中添加一个键值对，键是 "username"，值是 "lisi"
        //myhash是哈希表的名字，然后username是该哈希表内的一个字段，它的值是lisi。
        redisTemplate.opsForHash().put("myhash","username","lisi");
        // 返回 "ok" 字符串作为 HTTP 响应
        return "ok";
    }

    // 定义一个 HTTP 的 endpoint，当你访问 "/get2" 这个路径时，会执行这个方法
    @RequestMapping("/get2")
    public Object get2() {
        // 使用 RedisTemplate 的 opsForHash() 方法获取到一个 HashOperations 对象，
        // 然后调用 get 方法从 "myhash" 这个 hash 中获取 "username" 的值
        return redisTemplate.opsForHash().get("myhash","username");
    }
}

三、Spring Session持久化

1. 引进sping session的依赖 , 配置相应的session存储方式(redis) 实现持久化

  • 在上面配置好redis的基础上,继续在pom.xml文件中添加以下依赖：
<dependency>
        <groupId>org.springframework.session</groupId>
        <artifactId>spring-session-data-redis</artifactId>
</dependency>
  • 然后在application.properties文件里修改上面redis的配置
// 通过注解@RestController，告诉Spring这是一个REST控制器，用于处理HTTP请求。
@RestController

// @RequestMapping("/user")为此控制器指定一个公共路径前缀，所以在此控制器中的所有路由都将在其前添加/user路径。
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    // SESSION_KEY_USERINFO是用于保存在HttpSession中的用户信息的键名。为此键名设置一个常量可以帮助避免键名出现打字错误。
    private static final String SESSION_KEY_USERINFO = "SESSION_KEY_USERINFO";

    // 定义了一个路由/user/set，客户端可以通过HTTP请求这个路由来设置用户信息。
    @RequestMapping("/set")
    public String save(HttpSession session) {
        // 将用户信息（在此示例中为"zhangsan"）存储在HttpSession中。存储信息时使用了之前定义的SESSION_KEY_USERINFO键名。
        session.setAttribute(SESSION_KEY_USERINFO,"zhangsan");
        // 如果存储成功，则返回"ok"。
        return "ok";
    }

    // 定义了一个路由/user/get，客户端可以通过HTTP请求这个路由来获取用户信息。
    @RequestMapping("/get")
    public Object get(HttpServletRequest request) {
        // 获取HttpSession。如果请求中没有对应的HttpSession，则返回null。
        HttpSession session = request.getSession(false);
        // 检查session是否存在，并且session中是否有对应的用户信息。如果都满足，则返回存储在SESSION_KEY_USERINFO键名下的用户信息。
        if(session != null && session.getAttribute(SESSION_KEY_USERINFO) != null) {
            return session.getAttribute(SESSION_KEY_USERINFO);
        }
        // 如果session不存在，或者session中没有用户信息，则返回"null"。
        return "null";
    }
}
  • 最后就可以使用HttpSession的接口进行操作,将用户信息存储到session中即可(此时session会被存储到redis中)

// 使用@RestController注解，告诉Spring这是一个REST控制器，用于处理HTTP请求。
@RestController

// @RequestMapping("/user")注解为此控制器指定一个公共路径前缀，所以在此控制器中的所有路由都将在其前添加/user路径。
@RequestMapping("/user")
public class UserController {

    // 这是一个字符串常量，代表了在HttpSession中保存用户信息的键名。将这个键名定义为一个常量可以帮助避免键名的打字错误。
    private static final String SESSION_KEY_USERINFO = "SESSION_KEY_USERINFO";

    // 这是一个路由处理方法，用于处理/save的HTTP请求。在请求中，客户端可以通过这个方法向HttpSession中保存用户信息。
    @RequestMapping("/save")
    public String save(HttpSession session) {
        // 创建一个新的UserInfo对象，设置其属性，然后将其保存到HttpSession中。
        UserInfo userInfo = new UserInfo();
        userInfo.setId(1);
        userInfo.setUsername("lisi");
        userInfo.setAge(18);

        // 将UserInfo对象保存到HttpSession中，键名为SESSION_KEY_USERINFO。
        session.setAttribute(SESSION_KEY_USERINFO, userInfo);
        // 如果保存成功，则返回"ok"。
        return "ok";
    }

    // 这是一个路由处理方法，用于处理/get的HTTP请求。在请求中，客户端可以通过这个方法从HttpSession中获取用户信息。
    @RequestMapping("/get")
    public Object get(HttpServletRequest request) {
        // 从HttpServletRequest中获取HttpSession。如果请求中没有对应的HttpSession，则返回null。
        HttpSession session = request.getSession(false);

        // 检查session是否存在，并且session中是否有对应的用户信息。如果都满足，则返回存储在SESSION_KEY_USERINFO键名下的用户信息。
        if(session != null && session.getAttribute(SESSION_KEY_USERINFO) != null) {
            return session.getAttribute(SESSION_KEY_USERINFO);
        }

        // 如果session不存在，或者session中没有用户信息，则返回"null"。
        return "null";
    }
}

在完成以上步骤之后，你的Spring Boot应用就会自动将Session数据存储在Redis中，而不是在内存中。这样，即使你的应用重启，用户的Session数据也不会丢失。此外，这也使得在多实例环境下共享Session数据成为可能。

2. Spring Session的工作原理

  • Spring Session提供了一个透明的方式来替换HttpSession。当你在应用中加入了Spring Session的依赖并配置了相应的Session存储方式（如这里的Redis）后，Spring Session会在后台替换原生的HttpSession实现。
  • 在我上面的代码中，我并没有直接使用Redis的API，仍然是使用HttpSession的接口进行操作。然而，因为Spring Session的存在，这些操作实际上已经被映射到了Redis上。这就是为什么你只需要配置Redis和引入Spring Session的依赖，就可以将Session存储在Redis中的原因。
  • 也就是说，Spring Session提供了一种透明的方式来更改Session的存储位置，而开发者无需更改自己的代码。这也使得在不同环境中切换Session存储的方式变得非常方便。例如，你可能在开发环境中使用内存存储Session，而在生产环境中则使用Redis存储Session。只需要更改配置文件，而无需更改代码。

四、序列化和反序列化  (知识点补充)

在 Java 中，对象的序列化是将对象的状态（包括它的数据或属性）转换为字节流的过程，反序列化则是将字节流恢复为原来的对象。这个过程主要涉及两个接口：Serializable 和 Externalizable。

为什么要序列化？

序列化的主要目的是为了保存对象的状态，以便可以在未来的某个时间点再将其恢复。以下是使用序列化的几个常见场景：

  1. 在网络中发送对象：序列化可以将对象转换为字节流，然后可以将这个字节流在网络中传输。在接收端，我们可以再将这个字节流反序列化为对象。

  2. 持久化：如果你想将对象的状态保存到磁盘上，那么你可以将对象序列化为字节流，然后将这个字节流写入到磁盘。在需要的时候，你可以再从磁盘读取这个字节流，并将其反序列化为对象。

  3. 跨JVM内存共享：例如在分布式计算或者微服务架构中，一个服务的JVM可能需要将对象发送给另一个服务的JVM。

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