【Redis ：非关系型数据库】

一、概念

1. Redis 介绍

Redis 是一款高性能的 NOSQL 系列的非关系型数据库

关系型数据库：MySQL、Oracle…
- 数据存储在表中
  1. 数据之间有关联关系
  2. 数据存储在硬盘的文件上
非关系型数据库（NOSQL）：Redis、HBase
- 存储 key:value（例如：name:张三 age:23）
  1. 数据之间没有关联关系
  2. 数据存储在内存中

应用场景：对于客户端、服务器、数据库三个方面
客户端向服务器端发出请求：查询一些不太经常发生变化的数据，然后服务器端进行数据库查询，操作关系型数据库非常耗时，（例如：user 表中的几亿条数据）
使用缓存思想（在内存区域开辟一块缓存区域）解决耗时问题：

从缓存中获取数据

有数据

直接返回

没有数据
从数据库查询

将数据放入缓存（使用 Redis 做缓存）

返回数据

什么是 Redis
- Redis 是用 C 语言开发的一个开源的高性能键值对（key-value）数据库，官方提供测试数据，50个并发执行100000个请求，读的速度是110000次/s，写的速度是81000次/s，且 Redis 通过提供多种键值数据类型来适应不同场景下的存储需求，目前为止 Redis 支持的键值数据类型如下：
  1. 字符串类型 String
  2. 哈希类型 Hash
  3. 列表类型 List
  4. 集合类型 Set
  5. 有序集合类型 sortedset
Redis 的应用场景
- 缓存（数据查询、短连接、新闻内容、商品内容等等）
- 聊天室的在线好友列表
- 任务队列。（秒杀、抢购、12306等等）
- 应用排行榜
- 网站访问统计
- 数据过期处理（可以精确到毫秒）
- 分布式集群架构中的 session 分离

2. NOSQL 介绍

NoSQL（NoSQL = Not only SQL），意即 “不仅仅是SQL”，是一项全新的数据库理念，泛指非关系型的数据库。
随着互联网 Web2.0 网站的兴起，传统的关系数据库在应付 Web2.0 网站，特别是超大规模和高并发的 SNS 类型的 Web2.0 纯动态网站已经显得力不从心，暴露了很多难以克服的问题，而非关系型的数据库则由于其本身的特点得到了非常迅速的发展。NOSQL 数据库的产就是为了解决大规模数据集合多重数据种类带来的挑战，尤其是大数据应用难题。

NOSQL 和关系型数据库比较：
- 优点;
  1. 成本：NOSQL 数据库简单易部署，基本都是开源软件，不需要像使用 Oracle 那样花费大量成本购买使用，相比关系型数据库价格便宜。
  2. 查询速度：NOSQL 数据库将数据存储于缓存之中，关系型数据库将数据存储在硬盘中，自然查询速度远不及 NOSQL 数据库。
  3. 存储数据的格式：NOSQL 的存储格式是 key,value形式、文档形式、图片形式等等，所以可以存储基础类型以及对象或者是集合等各种格式，而数据库则只支持基础类型。
  4. 扩展性：关系型数据库有类似 join 这样的多表查询机制的限制导致扩展很艰难。
- 缺点:
  1. 维护的工具和资料有限，因为 NOSQL 是属于新的技术，不能和关系型数据库10几年的技术同日而语。
  2. 不提供对 SQL 的支持，如果不支持 SQL 这样的工业标准，将产生一定用户的学习和使用成本。
  3. 不提供关系型数据库对事务的处理。
非关系型数据库的优势：
1. 性能： NOSQL 是基于键值对的，可以想象成表中的主键和值的对应关系，而且不需要经过 SQL 层的解析，所以性能非常高。
2. 可扩展性：同样也是因为基于键值对，数据之间没有耦合性，所以非常容易水平扩展。
关系型数据库的优势：
1. 复杂查询可以用 SQL 语句方便的在一个表以及多个表之间做非常复杂的数据查询。
2. 事务支持使得对于安全性能很高的数据访问要求得以实现。对于这两类数据库，对方的优势就是自己的弱势，反之亦然。
总结：
- 关系型数据库与 NOSQL 数据库并非对立而是互补的关系，即通常情况下使用关系型数据库，在适合使用 NOSQL 的时候使用 NOSQL 数据库，让 NOSQL 数据库对关系型数据库的不足进行弥补。
- 一般会将数据存储在关系型数据库中，在 NOSQL 数据库中备份存储关系型数据库的数据

3. 主流的 NOSQL 产品

键值（Key-Value）存储数据库
- 相关产品：Tokyo Cabinet/Tyrant、Redis、Voldemort、Berkeley DB
- 典型应用：内容缓存，主要用于处理大量数据的高访问负载。
- 数据模型：一系列键值对
- 优势：快速查询
- 劣势：存储的数据缺少结构化
列存储数据库
- 相关产品：Cassandra、HBase、Riak
- 典型应用：分布式的文件系统
- 数据模型：以列簇式存储，将同一列数据存在一起
- 优势：查找速度快，可扩展性强，更容易进行分布式扩展
- 劣势：功能相对局限
文档型数据库
- 相关产品：CouchDB、MongoDB
- 典型应用：Web 应用（与 Key-Value 类似， Value 是结构化的）
- 数据模型：一系列键值对
- 优势：数据结构要求不严格
- 劣势：查询性能不高，而且缺乏统一的查询语法
图形（Graph）数据库
- 相关数据库：Neo4J、InfoGrid、Infinite Graph
- 典型应用：社交网络
- 数据模型：图结构
- 优势：利用图结构相关算法。
- 劣势：需要对整个图做计算才能得出结果，不容易做分布式的集群方案。

二、下载安装

Redis 官网（Linux 版本）
Redis 中文官网
Redis （Windows 版本）GitHub 下载

解压直接可以使用，找到文件：
- redis.windows.conf ：配置文件
- redis-cli.exe ：Redis 的客户端
- redis-server.exe ：Redis 的服务器端
- 开启 Redis 时，需要先双击开启服务器端，再开启客户端
服务器端：
客户端：
要先开启服务器端，才能开启客户端

三、命令操作

1. 数据结构

Redis 的数据结构
- Redis 存储的是：key，value 格式的数据，其中 key 都是字符串，value 有5种不同的数据结构
  - value 的数据结构：
    1. 字符串类型：String
    2. 哈希类型：Hash ：Map 格式
    3. 列表形式：List ：LinkedList 格式
    4. 集合类型：Set
    5. 有序集合类型：sorted set

（1）字符串类型

存储：set key value
获取：get key
删除：del key

（2）哈希类型

存储：hset key field value
获取：
- hget key field ：获取指定的 field 对应的值
- hgetall key ：获取所有的 field 和 value
删除：hdel key field

（3）列表类型

列表类型 List：可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）
1. 添加：
  - lpush key value：将元素加入列表左边
  - rpush key value：将元素加入列表右边
2. 获取：lrange key start end ：范围获取（如果获取范围是 0 到 -1 ，则就是获取所有）
3. 删除：
  - lpop key：删除列表最左边的元素，并将元素返回
  - rpop key：删除列表最右边的元素，并将元素返回

（4）集合类型

Set：不允许重复元素
1. 存储：sadd key value
2. 获取：smembers key：获取 Set 集合种所有元素
3. 删除：srem key value：删除 Set 集合中的某个元素

（5）有序集合类型 sorted set

sorted set ：不允许重复元素，且元素有顺序
1. 存储：zadd key score value
2. 获取：zrange key start end
3. 删除：zrem key value

2. 通用命令

keys * ：查询所有的键
type key ：获取键对应的 value 的类型
del key ：删除指定的 key value

四、持久化操作

Redis 是一个内存数据库，当 Redis 服务器重启后，或者电脑重启后，数据会丢失，可以将 Redis 内存中的数据持久化保存到硬盘的文件中。

1. Redis 持久化机制

（1） RDB 方式

RDB ：默认方式，不需要进行配置，默认就是用这种机制
- 在一定的间隔中，检测 key 的变化情况，然后持久化数据
  - 编辑 redis.windows.conf 文件（不同版本位置可能不同）
    - save 900 1 ：15分钟至少有一个 key 发生改变就持久化一次
    - save 300 10 ：5分钟至少有十个 key 发生改变就持久化一次
    - save 60 10000 ：1分钟至少有一万个 key 发生改变就持久化一次
假如更改了上述配置文件（不建议更改）

save 900 1
save 300 10
save 10 5

需要使用是，就不能按上述方法正常点击 Redis 服务器端运行了：需要重新启动 Redis 服务器，并指定配置文件名称，使用命令行（Windows + R 键输入 cmd，之后打开后输入 cd /d 文件夹路径），客户端依旧双击打开

盘符:\存放目录\redis 版本号>redis-server.exe redis.windows.conf

之后在客户端中输入键存入值，就会在 Redis 文件夹目录中产生一个 dump.rdb 文件进行存储数据

（2） AOF 方式

AOF ：日志记录的方式，可以记录每一条命令的操作，可以在每一次命令操作后，持久化数据
- 编辑 redis.windows.conf 文件（不同版本位置可能不同）
appendonly no（默认关闭 aof） → appendonly yes（开启 aof）（使用时依旧需要重新启动 Redis 服务器，并指定配置文件名称，使用命令行（Windows + R 键输入 cmd，之后打开后输入 cd /d 文件夹路径），客户端依旧双击打开，进行操作后生成持久化文件：appendonly.aof）（这种操作对性能影响较大）
- # appendfsync always ：（默认被注释）每一次操作都进行持久化
- appendfsync everysec ：（默认开启）每隔一秒进行一次持久化
- # appendfsync no ：（默认被注释）不进行持久化

五、使用 Java 客户端操作 Redis

Java 客户端 Jedis
Jedis ：一款 Java 操作 Redis 数据库的工具’

1. 使用步骤

下载 Jedis 的 jar 包
使用

使用 Maven 导入依赖 jar 包（注意版本的对应使用）Maven 基础

     <dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-lang3</artifactId><version>3.3.2</version></dependency><dependency><groupId>redis.clients</groupId><artifactId>jedis</artifactId><version>2.7.1</version></dependency>

在开启 Redis 服务器端和客户端的前提下 Java 操作

    @Testpublic void test01(){// 1. 获取连接Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);// 2. 操作jedis.set("username","zhangsan");// 3. 关闭连接jedis.close();}

之后就可以在 Redis 客户端中使用 keys * 查看，使用 get 进行取值

2. Jedis 操作各种 Redis 数据结构

字符串类型：String
- set
- get

    @Testpublic void test02(){// 1. 获取连接// 如果使用空参构造，默认值“localhost”，6379端口Jedis jedis = new Jedis();// 2. 操作// 存储jedis.set("username","zhangsan");// 获取String username = jedis.get("username");System.out.println(username);// 可以使用 setex() 方法存储可以指定过期时间的 key valuejedis.setex("activecode",20,"value"); // 将 activecode：value 键值存入 redis，并且20秒后自动删除该键值对// 可以存储有时效的激活码，验证码等// 3. 关闭连接jedis.close();}

哈希类型 Hash：Map 格式
- hset
- hget
- hgetAll

 @Testpublic void test03(){// 1. 获取连接// 如果使用空参构造，默认值“localhost”，6379端口Jedis jedis = new Jedis();// 2. 操作// 存储 Hashjedis.hset("user","name","lisi");jedis.hset("user","age","23");jedis.hset("user","gender","male");// 获取 HashString name=jedis.hget("user","name");System.out.println(name);// 获取 Hash 的所有 map 中的数据Map<String, String> user = jedis.hgetAll("user");Set<String> keySet = user.keySet();for (String key :keySet) {// 获取 valueString value = user.get(key);System.out.println(key+":"+value);}// 3. 关闭连接jedis.close();}

列表类型 List ：LinkedList 格式，支持重复元素
- lpush/rpush
- lpop/rpop
- lrange start end

    @Testpublic void test04(){// 1. 获取连接// 如果使用空参构造，默认值“localhost”，6379端口Jedis jedis = new Jedis();// 2. 操作// List 存储jedis.lpush("mylist","a","b","c"); // 从左边存jedis.rpush("mylist","a","b","c"); // 从右边存// List 范围获取List<String> mylist = jedis.lrange("mylist", 0, -1);System.out.println(mylist);// List 弹出String element01 = jedis.lpop("mylist"); // cSystem.out.println(element01);String element02 = jedis.rpop("mylist"); // cSystem.out.println(element02);// List 范围获取List<String> newMylist = jedis.lrange("mylist", 0, -1);System.out.println(newMylist);// 3. 关闭连接jedis.close();}

集合类型 Set ：不允许重复元素
- sadd

    @Testpublic void test05(){// 1. 获取连接// 如果使用空参构造，默认值“localhost”，6379端口Jedis jedis = new Jedis();// 2. 操作// Set 存储jedis.sadd("myset","java","php","c++");// Set 获取Set<String> myset = jedis.smembers("myset");System.out.println(myset);// 3. 关闭连接jedis.close();}

有序集合类型 sorted set ：不允许重复元素，且元素有顺序
- zadd

 @Testpublic void test06(){// 1. 获取连接// 如果使用空参构造，默认值“localhost”，6379端口Jedis jedis = new Jedis();// 2. 操作// sorted set 存储jedis.zadd("mysortedset",85,"张三");jedis.zadd("mysortedset",70,"李四");jedis.zadd("mysortedset",90,"王五");// sorted set 获取Set<String> mysortedset = jedis.zrange("mysortedset", 0, -1);System.out.println(mysortedset);// 3. 关闭连接jedis.close();}

3. Jedis 连接池：JedisPool

使用：
1. 创建 JedisPool 连接池对象
2. 调用方法 getResource() 方法获取 Jedis 连接

    @Testpublic void test07(){// 创建一个配置对象JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();config.setMaxTotal(50);config.setMaxIdle(10);// 1. 创建 Jedis 连接池对象JedisPool jedisPool = new JedisPool(config,"localhost",6379);// 2. 获取连接Jedis jedis = jedisPool.getResource();// 3. 使用jedis.set("key","value");// 4. 关闭，归还到连接池中jedis.close();}

4. Jedis 连接池工具类

如果是使用 Maven 框架（如果没有使用 Maven 框架，则直接在 src 目录下创建资源包），则需要在 resources 目录下新建 jedis.properties 资源包，内容如下：

host=127.0.0.1
port=6379
maxTotal=50
maxIdle=10

工具类

public class JedisPoolUtils {/***  JedisPool 工具类*  加载配置文件，配置连接池的参数*  提供获取连接的方法*/private static JedisPool jedisPool;static {// 读取配置文件InputStream inputStream = JedisPoolUtils.class.getClassLoader().getResourceAsStream("jedis.properties");// 创建 Properties 对象Properties properties = new Properties();// 关联文件try {properties.load(inputStream);}catch (IOException e){e.printStackTrace();}// 获取数据，设置 JedisPoolConfig 中JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();config.setMaxTotal(Integer.parseInt((properties.getProperty("maxTotal"))));config.setMaxIdle(Integer.parseInt((properties.getProperty("maxIdle"))));// 初始化 JedisPooljedisPool = new JedisPool(config, properties.getProperty("host"), Integer.parseInt(properties.getProperty("port")));}// 获取连接方法public static Jedis getJedis(){return jedisPool.getResource();}
}

测试类

    @Testpublic void test08(){// 通过连接池工具类获取Jedis jedis = JedisPoolUtils.getJedis();// 使用jedis.set("key","value");// 关闭，归还到连接池中jedis.close();}

六、案例

案例需求：

提供 index.html 页面，页面中有一个省份，下拉列表

当页面加载完成后，发送 AJAX 请求，加载所有的省份

1. 分析及环境准备

index.html 页面进行定义
FindProvinceSevlet 服务类：
1. 调用 service 完成查询 List<Province>
2. 将数据序列化为 JSON
3. 响应数据
ProvinceService 服务类
ProvinceDao 操作数据库的类
创建数据库所需要的表：

create table province(id int primary key auto_increment,name varchar(20) not null
);
insert into province values (null,'北京');
insert into province values (null,'上海');
insert into province values (null,'广州');
insert into province values (null,'深圳');

导入所需要的 jar 包（这里使用 Maven 框架）
设置 druid.properties 数据库连接池资源包文件

driverClassName=com.mysql.jdbc.Driver
url=jdbc:mysql:///test
username=root
password=123456
initialSize=5
maxActive=10
maxWait=3000

建议使用如图创建文件结构
导入 JavaScript 文件（js 文件）到 webapp 目录下

最后使用 Redis 进行缓存优化
- 注意：使用 Redis 缓存一些不经常发生变化的数据
  - 数据库的数据一旦发生改变，则需要更新缓存
    - 数据库的表执行增删改的相关操作，需要将 Redis 缓存数据情况，再次存入
    - 在 service 对应的增删改方法中，将 Redis 数据删除

2. 实现查询数据库

在 webapp 文件夹下创建 HTML 页面

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head><meta charset="UTF-8"><title>选择</title><script src="js/jquery-3.6.1.js"></script><script>$(function () {// 发送 AJAX 请求，加载所有省份数据$.get("provinceServlet",{},function (data) {// 1. 获取 selectvar province=$("#province");// 2. 遍历 JSON 数组$(data).each(function () {// 3. 创建 <option>var option="<option name='"+this.id+"'>"+this.name+"</option>";// 4. 调用 select 的 append 追加 optionprovince.append(option);})})})</script>
</head>
<body>
<select id="province"><option>--请选择省份--</option>
</select>
</body>
</html>

在 domain 文件夹下创建实体类：Province

public class Province {private int id;private String name;public int getId() {return id;}public void setId(int id) {this.id = id;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

在 dao 文件夹下创建接口：ProvinceDao

public interface ProvinceDao {public List<Province> findAll();
}

在 dao 文件夹下的 impl 文件夹中创建接口的实现类：ProvinceDaoImpl

public class ProvinceDaoImpl implements ProvinceDao {// 声明成员变量 JdbcTemplateprivate JdbcTemplate template=new JdbcTemplate(JDBCUtils.getDataSource());@Overridepublic List<Province> findAll() {// 定义 SQLString sql="select * from province";// 执行 SQLList<Province> list = template.query(sql, new BeanPropertyRowMapper<>(Province.class));return list;}
}

在 service 文件夹下创建接口：ProvinceService（使用 Redis 进行优化）
- 先从 Redis 中查询数据
  - 没有
    1. 从数据库中查询
    2. 将数据存入 Redis
    3. 返回数据
  - 有
    - 直接返回数据

public interface ProvinceService {public List<Province> findAll();public String findAllJson();
}

在 service 文件夹下的 impl 文件夹中创建接口的实现类：ProvinceServiceImpl

public class ProvinceServiceImpl implements ProvinceService {// 声明 daoprivate ProvinceDao dao=new ProvinceDaoImpl();@Overridepublic List<Province> findAll() {return dao.findAll();}@Overridepublic String findAllJson() {// 1. 先从 Redis 中查询数据// 获取 Redis 客户端连接Jedis jedis = JedisPoolUtils.getJedis();String province_json = jedis.get("province");// 2. 判断 province_json 数据是否为 nullif (province_json==null||province_json.length()==0){// Redis 中没有数据System.out.println("Redis 中没有数据，查询数据库。");// 从数据中查询List<Province> ps = dao.findAll();// 将 List 序列化为 JSONObjectMapper mapper = new ObjectMapper();try {province_json= mapper.writeValueAsString(ps);}catch (JsonProcessingException e){e.printStackTrace();}// 将 JSON 数据存入 Redisjedis.set("province",province_json);// 归还链接jedis.close();}else {System.out.println("Redis 中有数据，查询缓存。");}return province_json;}
}

在 util 文件夹下创建连接池工具类：

public class JDBCUtils {private static DataSource dataSource;static {try {// 加载配置文件Properties properties = new Properties();// 使用 ClassLoader 加载配置文件，获取字节输入流InputStream inputStream = JDBCUtils.class.getClassLoader().getResourceAsStream("druid.properties");properties.load(inputStream);// 初始化连接池对象dataSource= DruidDataSourceFactory.createDataSource(properties);}catch (IOException e){e.printStackTrace();}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}/*获取连接池对象*/public static DataSource getDataSource(){return dataSource;}/*获取连接 Connection 对象*/public static Connection getConnection() throws SQLException {return dataSource.getConnection();}
}

在 web 目录下的 servlet 文件夹中创建 ProvinceServlet

@WebServlet("/provinceServlet")
public class ProvinceServlet extends HttpServlet {@Overrideprotected void doGet(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {//        // 1. 调用 service 查询
//        ProvinceServiceImpl service = new ProvinceServiceImpl();
//        List<Province> list = service.findAll();
//        // 2. 序列化 List 为 JSON
//        ObjectMapper mapper = new ObjectMapper();
//        String json = mapper.writeValueAsString(list);// 使用 Redis 缓存后的调用 service 查询ProvinceServiceImpl service = new ProvinceServiceImpl();String json = service.findAllJson();System.out.println(json);// 3. 响应结果response.setContentType("application/json;charset=utf-8");response.getWriter().write(json);}@Overrideprotected void doPost(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) throws ServletException, IOException {this.doGet(request, response);}
}

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【Redis ：非关系型数据库】

一、概念

1. Redis 介绍

2. NOSQL 介绍

3. 主流的 NOSQL 产品

二、下载安装

三、命令操作

1. 数据结构

（1）字符串类型

（2）哈希类型

（3）列表类型

（4）集合类型

（5）有序集合类型 sorted set

2. 通用命令

四、持久化操作

1. Redis 持久化机制

（1） RDB 方式

（2） AOF 方式

五、使用 Java 客户端操作 Redis

1. 使用步骤

2. Jedis 操作各种 Redis 数据结构

3. Jedis 连接池：JedisPool

4. Jedis 连接池工具类

六、案例

1. 分析及环境准备

2. 实现查询数据库

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1. 数据结构

（1） 字符串类型

（2） 哈希类型

（3） 列表类型

（4） 集合类型

（5） 有序集合类型 sorted set

2. 通用命令

四、 持久化操作

1. Redis 持久化机制

（1） RDB 方式

（2） AOF 方式

五、 使用 Java 客户端操作 Redis

1. 使用步骤

2. Jedis 操作各种 Redis 数据结构

3. Jedis 连接池：JedisPool

4. Jedis 连接池工具类

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1. 分析及环境准备

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五、使用 Java 客户端操作 Redis

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