Spring Boot集成Redis实现数据缓存

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学习目标：

• Spring Boot项目如何集成Redis
• Redis实现缓存数据的创建、更新以及缓存失效操作
• 介绍如何将Redis的相关操作封装成通用的工具类

1.Spring Boot对Redis的支持

Spring Boot提供了集成Redis的组件包spring-boot-starter-data-redis，能够非常方便地集成到项目中。spring-boot-starter-data-redis组件主要依赖spring-data-redis和lettuce库。Spring Boot 1.0默认使用的是Jedis客户端，Spring Boot 2.0版本之后改为Lettuce客户端。

1.1 Jedis与Lettuce的区别

虽然Lettuce与Jedis都是连接Redis的客户端程序，但是两者在实现上还是有些不同的：

• Jedis在实现上直连Redis服务器，在多线程环境下是非线程安全的，除非使用连接池为每个Jedis实例增加物理连接。
• Lettuce基于Netty的连接实例（StatefulRedisConnection）可以在多个线程间并发访问，并且是线程安全的，它支持多线程环境下的并发访问，同时也是可伸缩的设计，在一个连接实例不够的情况下可以按需增加连接实例。

因此，SpringBoot 2.0之后将之前的Jedis改成了Lettuce。

1.2 组件的依赖关系

Spring Boot提供的Redis组件spring-boot-starter-data-redis也是基于Spring Data封装的，它们之间的依赖关系如图所示。

如图所示，spring-boot-starter-data-redis和Spring Data Redis两者是包含与被包含的关系，或者说前者更好地封装了后者。

• Lettuce：可伸缩的Redis客户端，基于Netty NIO框架来有效地管理多个连接。
• Spring Data Redis：Spring Data项目中的模块，封装了多个Redis客户端，让开发者对Redis的操作更加高效便捷。
• Spring Data：Spring框架中的重要组成部分，它极大地简化了构建基于Spring框架应用的数据操作，包括非关系数据库、Map-Reduce框架、云数据服务等，同时也支持关系数据库。
• spring-boot-starter-data-redis：Spring Boot提供的Redis集成启动器（Starter），依赖于spring-data-redis和lettuce库。

2.RedisTemplate

Spring Boot提供的Redis组件spring-boot-starter-data-redis，其中重要的是RedisTemplate。与JdbcTemplate类似，RedisTemplate是Spring针对Redis封装的一个比较强大的模板，以方便使用。只要在所需的地方注入RedisTemplate即可，无须其他额外配置，开箱即用。

RedisTemplate有两个方法经常用到：

opsForXXX()

boundXXXOps()

XXX是value（值）的数据类型。opsForXXX获取到一个操作（Operation），但是没有指定操作的key（键），可以在一个连接（事务）内操作多个key以及对应的value；boundXXXOps获取到一个指定key的操作，在一个连接内只操作这个key对应的value。

2.1 操作

RedisTemplate针对Redis的String、List、Hash、Set、ZSet五种数据类型提供了下面五个基本类来操作对应的数据类型：

• ValueOperations：针对String类型，实现简单的键-值操作。
• SetOperations：针对Set类型的数据操作。
• ZSetOperations：针对ZSet类型的数据操作。
• HashOperations：针对Hash类型的数据操作。
• ListOperations：针对List类型的数据操作。

它们的使用特别简单，在调用类中注入RedisTemplate，操作哪种类型的数据就调用其对应的Operations（操作）。调用示例如下：

// 作string类型
redisTemplate.opsForValue().set("key","value");
// 作Hash类型
redisTemplate.opsForHash().put("hash","test","hello");
//  操作List
redisTemplate.opsForList().leftush("list","ysxq");
//  操作Set
redisTemplate.opsForSet().add("set","ysxq");
// 操作zSet
redisTemplate.opsForZSet().add("zset","ysxq");

通过上面的示例，如果要操作String类型的数据，则调用redisTemplate.opsForValue()方法获取ValueOperations实例，最后调用set()或get()方法即可。

当然，RedisTemplate也提供了DefaultValueOperations对象操作字符串类型数据，比如set()、get()、incr()等方法。调用这些方法可以方便地存储任意的Java类型，而无须进行数据的序列化和反序列化操作。

2.2 BoundValueOperations

RedisTemplate提供了API用于对key执行bound（绑定）便捷化操作，可以通过bound封装指定的key，然后执行一系列的操作，而无须显式地再次指定key，即BoundKeyOperations将事务操作封装，由容器控制。

• BoundValueOperations是针对String类型的绑定操作。
• BoundSetOperations是针对Set类型的绑定操作。
• BoundListOperations是针对List类型的绑定操作。
• BoundZSetOperations是针对ZSet类型的绑定操作。
• BoundHashOperations是针对Hash类型的绑定操作

例如，我们在某个类或方法中需要反复操作某个特定的key中的数据，则可以先定义对应的BoundKeyOperations，然后使用此类重复操作key中的数据，无须再调用方法中指定的key。示例代码如下：

String key = "ysxq";
// 获取Redis对value的操作对象，需要先设置key
BoundValueOperations boundTemplate = redisTemplate.boundValueOps(key);
boundTemplate.set("bound test");
// 获取vaLue
String value = boundTemplate.get();

通过上面的示例，首先定义key为“ysxq”的BoundValueOperations实例，然后在后续的操作中直接使用定义的boundTemplate实例，操作这个key对应的数据，无须在调用方法中指定key。

2.3 Spring Boot项目中实现Redis数据缓存

Spring Boot项目集成Redis非常简单，只需在项目中增加spring-boot-starter-data-redis的依赖。下面通过示例演示如何在Spring Boot项目中集成Redis。

步骤01 引入Redis依赖包。

在pom.xml中增加spring-boot-starter-data-redis的依赖：

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

步骤02 修改配置文件。

在application.properties配置文件增加有关Redis的配置：

# Redis 数据库(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
#连接池最大连接数《使用负值表示没有限制)，默认为8
spring.redis.jedis.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)，默认为-1
spring.redis.jedis.pool.max-wait=-1
# 连接池中的最大空闲连接，默认为10
spring.redis.jedis.pool.max-idle=10
# 连接池中的最小空闲连接，默认为9
spring.redis.jedis.pool.min-idle=2
# 超时时间
spring.redis.timeout=6000

上面的示例配置中，最主要的就是Redis的连接配置，其他的属性都可以使用默认值。

步骤03 验证测试。

配置完成之后，Redis就集成到项目中了。接下来测试Redis是否配置成功。首先创建单元测试类，注入RedisTemplate，然后调用set()方法写入缓存数据来测试Redis是否集成成功。

@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest(webEnvironment = SpringBootTest.WebEnvironment.RANDOM_PORT)public class TestRedisTemplate {@Autowiredprivate RedisTemplate redisTemplate;@Testpublic void testString() {//调用set（）方法创建缓存redisTemplate.opsForValue().set("hello:redis", "hello spring boot");System.out.println("hello:redis: "+redisTemplate.opsForValue().get("hello:redis"));}
}

在上面的例子中，我们使用redisTemplate的set方法缓存了字符串数据“hello spring boot”，然后调用get()方法获取该缓存数据，从而验证数据是否缓存成功。

缓存数据的修改也特别简单，重新调用set()方法即可，Redis会判断key是否存在，若存在则更新缓存的数据。单击Run Test或在方法上右击，选择Run ‘testString’，运行单元测试方法，结果如图所示。

结果表明创建的单元测试运行成功，我们使用RedisTemplate成功创建并读取缓存数据。同时也说明Spring Boot项目成功集成Redis。

3. Redis缓存的常用操作

在实际项目中，对Redis缓存的常用操作是：创建与读取缓存数据、删除缓存数据、缓存超时等。下面通过示例演示Redis常用操作。

3.1 创建与读取缓存数据

对于常用的缓存数据的创建与读取操作，调用RedisTemplate中的set()、get()方法即可。下面通过示例演示人员信息的缓存创建与读取。

首先，创建User实体类，示例代码如下：

public class User implements Serializable {private String name;@JsonIgnoreprivate String password;private Integer age;@JsonFormat(pattern = "yyyy-MM-dd hh:mm:ss",locale = "zh", timezone = "GMT+8")private Date birthday;@JsonInclude(JsonInclude.Include.NON_NULL)private String desc;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public String getPassword() {return password;}public void setPassword(String password) {this.password = password;}public Integer getAge() {return age;}public void setAge(Integer age) {this.age = age;}public Date getBirthday() {return birthday;}public void setBirthday(Date birthday) {this.birthday = birthday;}public String getDesc() {return desc;}public void setDesc(String desc) {this.desc = desc;}@Overridepublic String toString() {return "User{" +"name='" + name + '\'' +", password='" + password + '\'' +", age=" + age +", birthday=" + birthday +", desc='" + desc + '\'' +'}';}}

在上面的示例中，我们定义了一个普通的User实体类。需要注意的是，Redis缓存整个实体类对象就需要继承Serializable可序列化接口。

然后，创建TestRedisTemplate单元测试，添加读取、创建缓存的测试方法。示例代码如下：

    @Testpublic void testobj() {User user=new User();user.setName("ysxq");user.setPassword("123456");user.setAge(30);ValueOperations<String, User> operations=redisTemplate.opsForValue();// 调用set()方法创建缓存operations.set("user:ysxq", user);// 调用get()方法获取数据User u=operations.get("user:ysxq");System.out.println("name: "+u.getName()+",u.age:"+u.getAge());}

在上面的例子中，调用redisTemplate类的set()方法存储用户对象数据，存储成功后通过get()方法获取该缓存数据。

最后，单击Run Test或在方法上右击，选择Run ‘testString’，运行单元测试方法，结果如图所示。

结果表明创建的单元测试运行成功，我们使用RedisTemplate成功创建并读取缓存数据。同时也说明Spring Boot项目成功集成Redis。

3.2 删除缓存数据

有时需要把过期或者没用的缓存数据删除，应该如何实现呢？RedisTemplate提供了delete()方法来删除过期的缓存key。下面我们来测试如何删除缓存，示例代码如下：

    @Testpublic void testDelete() {ValueOperations<String, User> operations = redisTemplate.opsForValue();redisTemplate.opsForValue().set("ysxq:deletekey", "need delete");// 删除缓存redisTemplate.delete("deletekey");// 判断key 是否存在boolean exists = redisTemplate.hasKey("deletekey");if (exists) {System.out.println("exists is true");} else {System.out.println("exists is false");}}

在上面的示例中，首先创建缓存ysxq:deletekey，然后删除此key来判断数据是否存在。如图所示，输出结果表明缓存的key和对应的value字符串已经被成功删除。

3.3 缓存超时失效

Redis可以对存入数据设置缓存超时时间，超过缓存时间Redis就会自动删除该数据。这种特性非常适合有时效限制的数据缓存及删除的场景。下面创建一个User对象，将user数据存入Redis并设置10秒后缓存失效，然后判断数据是否存在并打印结果。

    @Testpublic void testExpire() throws InterruptedException {User user=new User();user.setName("ysxq expire");user.setAge(30);ValueOperations<String,User> operations=redisTemplate.opsForValue();// 创建缓存并设置缓存失效时间operations.set("ysxq:expire",user,1000, TimeUnit.MILLISECONDS);Thread.sleep(500);// 10秒后判断缓存是否存在boolean exists=redisTemplate.hasKey("ysxq:expire");if(exists){System.out.println("exists is true");}else {System.out.println("exists is false");}Thread.sleep(1000);// 10秒后判断缓存是否存在exists=redisTemplate.hasKey("ysxq:expire");if(exists) {System.out.println("exists is true");}else {System.out.println("exists is false");}}

单击Run Test或在方法上右击，选择Run ‘testExpire’，运行单元测试方法，结果如图所示。

结果表明Redis缓存中已经不存在之前插入的数据，这说明该数据已经过期并被删除。在这种测试方法中可以使用hasKey方法判断key是否存在。