当Java遇到Redis：Jedis实战入门

Redis是一个开源，高级的键值存储和一个适用的解决方案，用于构建高性能，可扩展的Web应用程序。本文将概要介绍Redis的特性和语法，并以实例代码的形式介绍如何通过Jedis在java语言环境下控制Redis，帮助各位读者快速入门。

NoSQL概述

Redis是NoSQL数据库的代表之一，那什么是NoSQL?

NoSQL = not only SQL，即非关系型数据库。

Why NoSQL？

和传统的关系型数据库相比，NoSQL具有以下的优势：

• High Performance：高并发读写；
• Huge Storage: 海量数据的高效存储和访问；
• High Scalability & High Availability：高可扩展和高可用性

NoSQL的分类：

• Key-Value，如Redis,快速查询，但是数据存储缺少结构化；
• 列存储，如HBase, 扩展性强，查找速度快，但是功能局限；
• 文档数据库，如MongoDB，数据格式灵活，查询性能不高，缺少统一的查询语法；
• 图形数据库，如InfoGrid，基于图的算法，但是不容易做分布式的查询；

Redis概述

Redis是一个开源，高性能的键值对数据库， 其优点包括：

• 异常快 ：Redis非常快，每秒可执行大约110000次的设置(SET)操作，每秒大约可执行81000次的读取/获取(GET)操作。
• 支持丰富的数据类型 ：Redis支持开发人员常用的大多数数据类型，例如列表，集合，排序集和散列等等。这使得Redis很容易被用来解决各种问题，因为我们知道哪些问题可以更好使用地哪些数据类型来处理解决。
• 操作具有原子性 ： 所有Redis操作都是原子操作，这确保如果两个客户端并发访问，Redis服务器能接收更新的值。
• 多实用工具 ： Redis是一个多实用工具，可用于多种用例，如：
  1. 缓存；
  2. 任务队列；
  3. 网站统计；
  4. 数据过期处理；
  5. 应用排行榜；
  6. 分布式集群的Session分离；

Redis与其他键值存储系统

• Redis是键值数据库系统的不同进化路线，它的值可以包含更复杂的数据类型，可在这些数据类型上定义原子操作。

• Redis是一个内存数据库，但在磁盘数据库上是持久的，因此它代表了一个不同的权衡，在这种情况下，在不能大于存储器(内存)的数据集的限制下实现非常高的写和读速度。

• 内存数据库的另一个优点是，它与磁盘上的相同数据结构相比，复杂数据结构在内存中存储表示更容易操作。 因此，Redis可以做很少的内部复杂性。

Redis的安装和使用

Redis的安装是否简单，在Ubuntu上安装Redis，打开终端并键入以下命令即可

sudo apt-get update 
sudo apt-get install redis-server

启动服务器：redis-server
启动客户端：redis-cli
如果是Windows环境下，则参照以下文章：
http://download.csdn.net/download/fengxinyixiao/9860813
http://blog.csdn.net/joyhen/article/details/47358999

Jedis入门

Jedis是Redis官网首选的Java客户端开发包.

其GItHub地址为：
https://github.com/xetorthio/jedis

在Maven中，添加如下依赖即可使用：

<dependency>
    <groupId>redis.clients</groupId>
    <artifactId>jedis</artifactId>
    <version>2.9.0</version>
    <type>jar</type>
    <scope>compile</scope>
</dependency>

以下是官网是上给出的示例代码，连接本地Redis，进行操作.

    @Test
    public void ConnectionTest(){
        //1. Connecting to Redis server on localhost
        Jedis jedis = new Jedis("localhost");
        System.out.println("Connection to server sucessfully");
        //2. set the data in redis string
        jedis.set("username", "Roxin");
        //3. Get the stored data and print it
        System.out.println("Stored string in redis:: "+ jedis.get("username"));
        //4. Close the Redis connection;
        jedis.close();
    }

其中通过调用set方法来设置键值对，通过get方法获取键值对。

除此之外，Jedis还提供连接池的方式控制连接

    @Test
    public void ConnectionPoolTest(){
        //连接池设定
        JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
        //设定最大连接数
        config.setMaxTotal(30);
        //设置最大空闲连接数
        config.setMaxIdle(10);
        //创建连接池
        JedisPool jedisPool = new JedisPool(config, "127.0.0.1");
        //获得服务资源
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        jedis.select(1);
        jedis.set("username", "Roxin By Jedis Pool");
        System.out.println(jedis.get("username"));
        jedis.close();
        jedisPool.close();
    }

Redis的数据类型

Redis中的数据类型有：

• 字符串（String）
• 列表（list）
• 有序集合(sorted set)
• 散列(hash)
• 集合(set)

无论哪种数据类型都需要为其设定键值Key，设置Key的注意点：

1. 不要太长（<1024字节）；
2. 不要太短，有可读性；
3. 统一命名规范；

String

Redis中的字符串是一个字节序列。Redis中的字符串是二进制安全的，这意味着它们的长度不由任何特殊的终止字符决定。因此，可以在一个字符串中存储高达512兆字节的任何内容。

除了上面提到的set/get方法，还有其他命令如下表：

Hash

相当于Map，在Redis中，每个哈希(散列)可以存储多达4亿个键-值对。

Jedis示例代码如下

    @Test
    public void HashTest(){
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();

        String hashKey = "hashKey";
        //hset设置一个键值对
        jedis.hset(hashKey,"user","Roxin");
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            map.put("field"+i,"value"+i);
        }
        //设置多个键值对
        jedis.hmset(hashKey,map);
        //获得键值对的个数
        Long hlen = jedis.hlen(hashKey);
        System.out.println("Hash Size in redis:: "+hlen);
        assert hlen==11;
        //得到全部键值对
        List<String> user = jedis.hmget(hashKey, "user");
        System.out.println("Stored string in redis:: "+ user);
        assert user.get(0).equals("Roxin");

        //删除键值
        jedis.del(hashKey);
        jedis.close();
    }

Redis关于Hash类型的常见命令如下表：

列表list

Redis列表只是字符串列表，按插入顺序排序。可以在列表的头部或尾部添加Redis列表中的元素。

列表的最大长度为2^32 - 1个元素(即4294967295，每个列表可存储超过40亿个元素)。

Jedis中示例代码如下

   @Test
    public void ListTest(){
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String listKey = "LISTKEY";
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //从头插入一个元素
            jedis.lpush(listKey,"L-value");
        }

        List<String> list = jedis.lrange(listKey, 0, -1);//从第一个到最后一个,负数代表倒数第几个
        assert list.size() == 10;

        assert "L-value".equals(jedis.rpop(listKey));//从尾部取出一个元素
        assert 9==jedis.llen(listKey);

        jedis.rpush(listKey,"R-valure");//从尾部加入一个元素
        jedis.lrem(listKey,2,"L-value");//删除从左数2两个"L-value"元素
        jedis.lrem(listKey,0,"L-value"); //0表示删除全部"L-value"元素
        assert "R-valure".equals(jedis.lpop(listKey));//从头部加入一个元素

        jedis.del(listKey);
        jedis.close();

    }

Redis中关于list的命令如下表：

需要特别说明下：
rpoplpush source destination 删除列表中的最后一个元素，将其附加到另一个列表并返回，在消息队列中，可以用于消息备份：当消息被发布后，一个消息从主消息队列中被取出，被放入到缓存队列中，当确认发生成功之后，再将其彻底删除，如果发送不成功，就恢复该消息。

Set

Redis集合是唯一字符串的无序集合。 唯一值表示集合中不允许键中有重复的数据。

在Redis中设置添加，删除和测试成员的存在(恒定时间O(1)，而不考虑集合中包含的元素数量)。列表的最大长度为2^32 - 1个元素(即4294967295，每组集合超过40亿个元素)。

存储Set的使用场景：

• 跟踪唯一性数据
• 用于维护数据对象之间的关联关系；

Jedis的代码示例：

   @Test
    public void SetTest(){
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String setKey1 = "SETKEY-1";
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //添加一个元素
            jedis.sadd(setKey1,"value-"+i);
        }

        assert 10 == jedis.scard(setKey1); //获得元素个数
        jedis.sadd(setKey1,"value-1");//添加重复的元素将失效
        assert 10 == jedis.scard(setKey1);
        
        
        String s= jedis.srandmember(setKey1);//随机获取一个元素
        assert jedis.sismember(setKey1,s);//是否为集合成员

        String setKey2 = "SETKEY-2";
        for (int i = 1; i < 11; i++) {
            jedis.sadd(setKey2,"value-"+i);
        }

        assert jedis.sdiff(setKey1,setKey2).size() == 1;//补集
        assert jedis.sinter(setKey1,setKey2).size() == 9;//交集
        assert jedis.sunion(setKey1,setKey2).size() == 11;//并集

        jedis.del(setKey1,setKey2);
        jedis.close();
    }

Redis中关于Set的命令如下表：

Sorted-Set

Redis可排序集合类似于Redis集合，是不重复的字符集合。 不同之处在于，排序集合的每个成员都与分数相关联，这个分数用于按最小分数到最大分数来排序的排序集合。虽然成员是唯一的，但分数值可以重复。

Sorted-Set的使用场景：

• 大型在线游戏的积分排名；
• 构建索引数据；

Jedis中的示例：

   @Test
    public void SortedSetTest(){
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String sortedSetKey = "SORTEDSETKEY";

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            //添加一个元素
            jedis.zadd(sortedSetKey,i*10,"v-"+i);
        }
        assert 10 == jedis.zcard(sortedSetKey);//获得集合中元素个数

        assert 20 == (jedis.zscore(sortedSetKey,"v-2"));//获得集合中元素对应的分数

        Set<String> set = jedis.zrange(sortedSetKey, 0, -2);//从第一个到倒数第二个
        assert 9 == set.size() ;
        assert !set.contains("v-9");

        jedis.zincrby(sortedSetKey,20,"v-1");//让元素的分数增长20

        assert 30 == jedis.zscore(sortedSetKey,"v-1");
        assert 3 == jedis.zcount(sortedSetKey,20,30);//获得分数段中元素个数

        jedis.del(sortedSetKey);
        jedis.close();
    }

Keys的通用操作

Jedis中关于键值操作的实例：

    @Test
    public void KeyTest(){
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String key = "TESTKEY-1";
        String key2 = "TESTKEY-2";

        jedis.set(key2,"");//设置键值
        jedis.rename(key2,key);//键值重命名

        System.out.println("Key Type:"+jedis.type(key));//键值的类型

        assert jedis.exists(key);//键值是否存在
        jedis.expire(key,1);//设置键值过期时间
        assert 1 == jedis.ttl(key);//查看键值过期时间

        try {
            Thread.sleep(2000);//睡眠2s
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        assert !jedis.exists(key);//键值已过期，不存在
    }

Redis中关于键值的其他命令：

KEYS pattern 查找与指定模式匹配的所有键：

• keys * 查看所有的key;
• keys xx? 模糊匹配key;

Redis的特性

多数据

提供16个数据库（0-15），默认为0号数据库，可是通过select index选择。

事务

和关系型数据库一样，Redis也提供事务性操作：

1. DISCARD  丢弃在MULTI之后发出的所有命令（放弃事务，回滚）
   

2. EXEC 执行MULTI后发出的所有命令(提交事务)
3. MULTI 标记事务块的开始（开始事务）
4. UNWATCH 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
5. WATCH key [key …] 监视给定的键以确定MULTI / EXEC块的执行

Redis中示例代码如下：

   @Test
    public void TransactionTest(){
        //获得服务资源
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();

        jedis.select(1);
        Transaction transaction = jedis.multi();//开启事务
        transaction.set("username", "Roxin in transaction1");
        System.out.println(transaction.get("username"));
        transaction.exec();//提交事务
        System.out.println(jedis.get("username"));

        transaction = jedis.multi();//开启事务
        transaction.set("username", "Roxin in transaction2");
        System.out.println(transaction.get("username"));
        transaction.discard();//撤销事务
        
        System.out.println(jedis.get("username"));
        jedis.close();
    }

Redis持久化

Redis是一个内存数据库，但在磁盘数据库上是持久化的，持久化的方式分为两种：

• RDB：默认方式，定时将内存数据集快照写入磁盘；
• AOF：以日志的方式，记录所有操作；

RDB

优势

• 数据只存在一个文件中，便于数据归档和整理；
• 多线程启动，性能好；

劣势

• 如果在两次快照写操作之间出现问题，将无法回复期间的数据；
• 多线程启动的时候，可能会有停顿；

配置文件为Redis按照目录下的 redis.conf:

这是配置文件设置内存快照写入磁盘的条件

#   In the example below the behaviour will be to save:
#   after 900 sec (15 min) if at least 1 key changed
#   after 300 sec (5 min) if at least 10 keys changed
#   after 60 sec if at least 10000 keys changed
save 900 1 
save 300 10
save 60 10000

数据文件被定义为dump.rdb，保存路径为Redis的按照路径。

# The filename where to dump the DB
dbfilename dump.rdb

# The working directory.
#
# The DB will be written inside this directory, with the filename specified
# above using the 'dbfilename' configuration directive.
#
# The Append Only File will also be created inside this directory.
#
# Note that you must specify a directory here, not a file name.
dir ./

AOF

优势：

1. 更高的数据安全性，有三种数据同步策略：

   • 每秒同步，效率高，但是在一秒间隔内断电，未同步的数据会丢失；
   • 每次修改同步，性能低，但是安全；
   • 不同步；

2. 日志是追加（append）模式，即使有宕机，也不会用问题。 如果是数据写入一半出现问题，可以使用redis-check-aof，恢复数据一致；

3. 日志自动重写，以防止日志过大；

4. 日志格式清楚明了，可用于数据重建；

劣势：

• 文件要更大；
• 运行效率更低；

配置文件中关于AOF的配置：

默认不使用；

日志文件为 appendonly.aof

# The name of the append only file (default: "appendonly.aof")
appendfilename "appendonly.aof"

上面提高的三种同步策略；

# no: don't fsync, just let the OS flush the data when it wants. Faster.
# always: fsync after every write to the append only log. Slow, Safest.
# everysec: fsync only one time every second. Compromise.
#
# The default is "everysec",If unsure, use "everysec".

# appendfsync always
appendfsync everysec
# appendfsync no