Redis 实例：开发一个Spring Redis应用程序

开源的 Spring 框架是企业应用程序开发的一根中流砥柱，它的用户群中包含数百万的 Java 开发人员。Spring Data 是保护性开源项目，用于简化受 Spring 支持的、使用了数据访问技术的应用程序的构建，这些数据访问技术包括非关系数据库、MapReduce 框架和基于云的数据服务等现代技术。其中一项技术是 Redis（远程字典服务器），它是一个开源的、高级的、NoSQL 键-值数据存储，是使用 ANSI C 编写的。本文将介绍 Redis、它的数据模型和数据类型，以及它的优点。然后将展示如何使用 Spring Data Redis 构建一个样例应用程序。

Redis 简介

Redis 是一种内存型数据存储，也可以将它写入磁盘中来实现耐久性。Redis 可通过两种方式来持久存储数据：RDB 和 AOF。RDB 持久性按照指定的间隔对您的数据集执行时间点快照。它不是非常耐久，而且您可能会丢失一些数据，但它非常快。AOF 的持久性要长得多，而且记录了服务器收到的每个写入操作。这些写入操作在服务器启动时重新执行，重新构建原始数据集。在查询 Redis 时，将从内存中获取数据，绝不会从磁盘获取数据，Redis 对内存中存储的键和值执行所有操作。

Redis 采用了一种客户端/服务器模型，借用该模型来监听 TCP 端口并接受命令。Redis 中的所有命令都是原子性的，所以您可以从不同的客户端处理同一个键，没有任何争用条件。

数据模型

Redis 数据模型不仅与关系数据库管理系统 (RDBMS) 不同，也不同于任何简单的 NoSQL 键-值数据存储。Redis 数据类型类似于编程语言的基础数据类型，所以开发人员感觉很自然。每个数据类型都支持适用于其类型的操作。受支持的数据类型包括：

字符串
列表
集合
有序集
哈希值

关键优势

Redis 的优势包括它的速度、它对富数据类型的支持、它的操作的原子性，以及它的通用性：

Redis 非常快。它每秒可执行约 100,000 个 SET 以及约 100,000 个 GET 操作。您可以使用 redis-benchmark 实用程序在自己的机器上对它的性能进行基准测试。（redis-benchmark 模拟在它发送总共 M 个查询的同时，N 个客户端完成的 SET/GET 操作。）
Redis 对大多数开发人员已知道的大多数数据类型提供了原生支持，这使得各种问题得以轻松解决。经验会告诉您哪个问题最好由何种数据类型来处理。
因为所有 Redis 操作都是原子性的，所以多个客户端会并发地访问一个 Redis 服务器，获取相同的更新值。
Redis 是一个多效用工具，对许多用例很有用，这些用例包括缓存、消息队列（Redis 原生支持发布/订阅）、短期应用程序数据（比如 Web 会话、Web 页面命中计数）等。

开始使用 Redis

要开始在 Linux® 或 UNIX® 上使用 Redis，可以下载压缩的 .tar 文件，解压它，然后运行 make 命令：

wget http://redis.googlecode.com/files/redis-2.6.7.tar.gz
tar xzf redis-2.6.7.tar.gz
cd redis-2.6.7
make

编译的二进制文件现在包含在 src 目录中。使用以下命令运行 Redis：

src/redis-server

Redis 使用以下输出进行响应：

[988] 05 Jan 14:41:00.230 # Warning: no config file specified, using the default config.
In order to specify a config file use src/redis-server /path/to/redis.conf [988] 05 Jan 14:41:00.231 * Max number of open files set to 10032_._                                                  _.-``__ ''-._                                             _.-``    `.  `_.  ''-._           Redis 2.6.7 (00000000/0) 64 bit.-`` .-```.  ```\/    _.,_ ''-._                                   (    '      ,       .-`  | `,    )     Running in stand alone mode|`-._`-...-` __...-.``-._|'` _.-'|     Port: 6379|    `-._   `._    /     _.-'    |     PID: 988`-._    `-._  `-./  _.-'    _.-'                                   |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  |    `-._`-._        _.-'_.-'    |           http://redis.io        `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'                                   |`-._`-._    `-.__.-'    _.-'_.-'|                                  |    `-._`-._        _.-'_.-'    |                                  `-._    `-._`-.__.-'_.-'    _.-'                                   `-._    `-.__.-'    _.-'                                       `-._        _.-'                                           `-.__.-'
[988] 05 Jan 14:41:00.238 # Server started, Redis version 2.6.7
[988] 05 Jan 14:41:00.239 * DB loaded from disk: 0.000 seconds
[988] 05 Jan 14:41:00.239 * The server is now ready to accept connections on port 6379

要使用内置的客户端与 Redis 交互，可从命令行启动该客户端：

src/redis-cli

客户端会话显示了 Redis 对 ping 和 INFO 命令的响应：

redis 127.0.0.1:6379> ping
PONG
redis 127.0.0.1:6379>
redis 127.0.0.1:6379>
redis 127.0.0.1:6379> INFO
# Server
redis_version:2.6.7
redis_git_sha1:00000000
redis_git_dirty:0
redis_mode:standalone
os:Darwin 12.0.0 x86_64
arch_bits:64
multiplexing_api:kqueue
gcc_version:4.2.1
process_id:3449
run_id:270454ebad19fbc851194548569efca6ac63e00a
tcp_port:6379
uptime_in_seconds:95
uptime_in_days:0
lru_clock:1407736
....

Redis 数据类型示例

现在我将简要介绍一下受 Redis 支持的数据类型，展示一些使用内置客户端的简单示例。

字符串

字符串是 Redis 支持的一种基本数据类型。您可以使用 SET 命令设置一个键的字符串值，也可以使用 GET 命令获取一个键的字符串值：

redis> SET firstname shekhar
OK
redis> SET lastname gulati
OK
redis> GET firstname
"shekhar"
redis> GET lastname
"gulati"

如果您的键的值是整数，那么可使用 DECR 或 DECRBY 递减这些值，使用 INCR 或 INCRBY 递增它们。这些操作在您希望维护一些对象的数量（比如网页的命中次数）的情形中很有用：

redis> INCR votes
(integer) 1
redis> INCR votes
(integer) 2
redis> INCR votes
(integer) 3
redis> DECR votes
(integer) 2

其他一些操作（包括 APPEND、GETRANGE、MSET 和 STRLENGTH 也可用于字符串。请参见参考资料，获取所有 Redis 数据类型的完整操作列表的链接。

列表

Redis 中的列表是一个有序的字符串集合，您可以向其中添加任意数量的（惟一或非惟一）元素。除了向列表添加元素和从中获取元素的操作之外，Redis 还支持对列表使用取出、推送、范围和其他一些操作。

在 Redis 中，列表从 0 开始。

作为一个例子，假设您希望维护一个单词列表（无论是否惟一），并获取您最近添加到系统中的三个单词。

要将单词添加到列表中，可以使用 LPUSH 命令，它将一个或多个值附加到列表前部：

redis> LPUSH words austerity
(integer) 1
redis> LPUSH words socialism moratorium socialism socialism
(integer) 5

使用 LPUSH，最近添加的单词位于列表顶部，以前添加的单词会在后面。可使用 LRANGE 命令查看列表中顶部的三个单词：

redis> LRANGE words 0 2
1) "socialism"
2) "socialism"
3) "moratorium"

要获得列表的长度，可使用 LLEN 命令：

redis > LLEN words
(integer) 5

要从列表中删除元素，可使用 LREM 命令。例如，使用此命令删除所有 socialism：

redis> LREM words 0 socialism
(integer) 2

要删除列表，必须删除 words 键：

redis 127.0.0.1:6379> DEL words
(integer) 1

集合

集合（set）是惟一元素的无序集合。要将一个元素添加到一个集合中，可使用 SADD 命令；要获取一个集合的所有成员，可使用 SMEMBERS 命令。作为一个例子，假设我希望维护所有添加到系统中的惟一单词的集合（称为 uniquewords）。可以看到，因为我使用了 SET，所以无法将同一个单词 (socialism) 添加两次：

redis> SADD uniquewords austerity
(integer) 1
redis> SADD uniquewords pragmatic
(integer) 1
redis> SADD uniquewords moratorium
(integer) 1
redis> SADD uniquewords socialism
(integer) 1
redis> SADD uniquewords socialism
(integer) 0

要查看 uniquewords 集合中的所有单词，可使用 SMEMBERS 命令：

redis 127.0.0.1:6379> SMEMBERS uniquewords
1) "moratorium"
2) "austerity"
3) "socialism"
4) "pragmatic"

也可以在多个集合上执行 intersection 和 union 命令。我将创建另一个集合，称为 newwords，并向其中添加一些元素：

redis 127.0.0.1:6379> SADD newwords austerity good describe strange
(integer) 4

为了找出两个集合中的所有共同元素（uniquewords 和 newwords），我执行了 SINTER 命令：

redis 127.0.0.1:6379> SINTER uniquewords newwords
1) "austerity"

为了合并多个集合，我使用了 SUNION 命令。可以看到，单词 austerity 仅被添加了一次。

redis 127.0.0.1:6379> SUNION uniquewords newwords
1) "austerity"
2) "strange"
3) "describe"
4) "socialism"
5) "pragmatic"
6) "good"
7) "moratorium"

有序集

有序集是可基于一个分数进行排序并且仅包含惟一元素的集合。每次您向集合中添加一个值，您都会提供一个用于排序的分数。

例如，假设您希望基于单词的长度对一组单词进行排序。使用 ZADD 命令将一个元素添加到一个有序集中，使用语法 ZADD 键分数值。使用 ZRANGE 命令按分数查看一个有序集的元素。

redis> ZADD wordswithlength 9 austerity
(integer) 1
redis> ZADD wordswithlength 7 furtive
(integer) 1
redis> ZADD wordswithlength 5 bigot
(integer) 1
redis> ZRANGE wordswithlength 0 -1
1) "bigot"
2) "furtive"
3) "austerity"

要获得有序集的大小，可使用 ZCARD 命令：

redis 127.0.0.1:6379> ZCARD wordswithlength
(integer) 3

哈希值

哈希值允许您针对一个哈希值存储一个键-值对。此选项可能对您希望保存具有多个属性的对象的情形很有用，就像以下示例一样：

redis> HSET user:1 name shekhar
(integer) 1
redis> HSET user:1 lastname gulati
(integer) 1
redis> HGET user:1
redis> HGET user:1 name
"shekhar"
redis> HGETALL user:1
1) "name"
2) "shekhar"
3) "lastname"
4) "gulati"

现在，您已经了解了 Redis 数据类型，可以尝试使用 Spring Data Redis 框架构建一个应用程序，使用 Redis 作为后端数据存储。

开发一个 Spring Redis 应用程序

前提条件

要构建本文的示例应用程序，您需要安装：

Redis
JDK 6 或更高版本
Apache Maven 3 或更高版本
Spring Tool Suite
Git

使用 Spring Data Redis，Java 开发人员可以编程方式访问 Redis 并执行相应操作。Spring 框架总是推荐一种基于 POJO（plain old Java object，简单 Java 对象）的编程模型，高度重视生产力、一致性和可移植性。这些值会传输到 Spring Data Redis 项目。

Spring Data Redis 在现有 Redis 客户端库（比如 Jedis、JRedis、redis-protocol 和 RJC）上提供了一种抽象。通过消除与 Redis 交互所需的样板代码，它使得使用 Redis 键-值数据存储变得很容易，无需了解低级 Redis API。它还提供了一个名为 RedisTemplate 的泛化的模板类（类似于 JDBCTemplate 或 HibernateTemplate）来与 Redis 进行交互。RedisTemplate 是与 Redis 执行面向对象的交互的主要类。它处理对象序列化和类型转换，使得作为开发人员的您在处理对象时无需担忧序列化和数据转换。

您将构建的应用程序是一个简单的词典应用程序。词典是一个单词集合，其中每个单词可能拥有多种含义。这个词典应用程序可轻松地建模为 Redis 列表数据类型，其中每个单词是列表键，单词的含义是它的值。（或者，除了列表，如果您希望含义是惟一的，那么还可以使用集合。如果希望排序含义，那么可以使用有序集。）例如，单词 astonishing 可以是一个键，astounding 和 staggering 是它的值。

首先创建一个简单的单词-含义列表。使用 redis-server 命令启动 Redis，使用 redis-cli 命令启动客户端。然后，执行这个客户端会话中所示的命令：

redis> RPUSH astonishing astounding
(integer) 1
redis> RPUSH astonishing staggering
(integer) 2
redis> LRANGE astonishing 0 -1
1) "astounding"
2) "staggering"

您创建了一个名为 astonishing 的列表，并将含义 astounding 和 staggering 推送到 astonishing 列表的末尾。您还使用 LRANGE 命令获取了 astonishing 的所有含义。

使用 Spring Tool Suite 创建一个模板项目

现在必须创建一个 Spring 模板项目，以便可以将它用于应用程序。打开 Spring Tool Suite 并转到 File -> New -> Spring Template Project -> Simple Spring Utility Project ->。在系统提示您时单击 Yes。输入 dictionary 作为项目名称，提供顶级包名称（我的为 com.shekhar.dictionary）。现在您在 Spring Tool Suite 工作区中已经有了一个名为 dictionary 的样例项目。

使用依赖关系更新 pom.xml

dictionary 项目没有与 Spring Data Redis 项目相关的依赖关系。要添加它们，可以将您创建的模板项目的 pom.xml 替换为清单 1 中的 pom.xml。（这个文件使用了 Spring Data Redis 项目 1.0.2 版，这是编写本文时的最新版本。）

清单 1. 放置添加 Spring Data Redis 依赖关系的 pom.xml

<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd"><modelVersion>4.0.0</modelVersion><groupId>com.shekhar</groupId><artifactId>dictionary</artifactId><version>0.0.1-SNAPSHOT</version><packaging>jar</packaging><name>dictionary</name><url>http://maven.apache.org</url><properties><project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding></properties><repositories><repository><id>spring-release</id><name>Spring Maven RELEASE Repository</name><url>http://maven.springframework.org/release</url></repository></repositories><dependencies><dependency><groupId>javax.inject</groupId><artifactId>javax.inject</artifactId><version>1</version></dependency><dependency><groupId>cglib</groupId><artifactId>cglib</artifactId><version>2.2.2</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework.data</groupId><artifactId>spring-data-redis</artifactId><version>1.0.2.RELEASE</version></dependency><dependency><groupId>org.springframework</groupId><artifactId>spring-test</artifactId><version>3.1.2.RELEASE</version><scope>test</scope></dependency><dependency><groupId>junit</groupId><artifactId>junit</artifactId><version>4.8.1</version><scope>test</scope></dependency></dependencies><build><plugins><plugin><groupId>org.apache.maven.plugins</groupId><artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId><configuration><source>1.6</source><target>1.6</target></configuration></plugin></plugins></build>
</project>

配置 `RedisConnectionFactory` 和 `RedisTemplate`

RedisConnectionFactory 是一个用来与 Redis 建立连接的线程安全的连接工厂，RedisConnection 是连接到 Redis 的一个短期、非线程安全的连接。RedisConnection 提供了与 Redis 命令的一对一映射，而 RedisConnectionFactory 提供了有助于消除样板代码的便捷方法。RedisConnectionFactory 使不同 Redis 客户端 API 之间的切换就像定义一个 bean 那么简单。我们将对样例应用程序使用 JedisConnectionFactory，但也可使用其他任何 ConnectionFactory 变体。

创建一个 LocalRedisConfig 类，如清单 2 所示：

清单 2. 创建 `LocalRedisConfig` 类

import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.ComponentScan;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;@Configuration
@ComponentScan(basePackages="com.shekhar.dictionary.dao")
public class LocalRedisConfig {@Bean
public RedisConnectionFactory jedisConnectionFactory(){JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();poolConfig.maxActive = 10;poolConfig.maxIdle = 5;poolConfig.minIdle = 1;poolConfig.testOnBorrow = true;poolConfig.testOnReturn = true;poolConfig.testWhileIdle = true;JedisConnectionFactory jedisConnectionFactory = new JedisConnectionFactory(poolConfig);return jedisConnectionFactory;
}@Bean
public StringRedisTemplate redisTemplate(){StringRedisTemplate redisTemplate = new StringRedisTemplate(jedisConnectionFactory());return redisTemplate;
}
}

LocalRedisConfig 定义了 JedisConnectionFactory 和 SpringRedisTemplate bean。SpringRedisTemplate 是 RedisTemplate 的一个处理字符串的特殊版本。

可使用一个 JUnit 测试来测试配置，如清单 3 所示：

清单 3. 测试配置

import javax.inject.Inject;import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;@ContextConfiguration(classes = LocalRedisConfig.class)
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class LocalRedisConfigTest {@Injectprivate JedisConnectionFactory jedisConnectionFactory;@Injectprivate StringRedisTemplate redisTemplate;@Testpublic void testJedisConnectionFactory() {assertNotNull(jedisConnectionFactory);}@Testpublic void testRedisTemplate() {assertNotNull(redisTemplate);}}

编写 `DictionaryDao`

现在创建一个 DictionaryDao 类，如清单 4 所示：

清单 4. 创建 `DictionaryDao` 类

import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;@Repository
public class DictionaryDao {private static final String ALL_UNIQUE_WORDS = "all-unique-words";private StringRedisTemplate redisTemplate;@Injectpublic DictionaryDao(StringRedisTemplate redisTemplate){this.redisTemplate = redisTemplate;}public Long addWordWithItsMeaningToDictionary(String word, String meaning) {Long index = redisTemplate.opsForList().rightPush(word, meaning);return index;}
}

您可以使用 DictionaryDao 执行 Redis 中的操作。从清单 4 中可以看到，您将 RedisTemplate（Spring Data Redis 项目中的核心类）注入到了 DictionaryDao 中。清单 4 中的 StringRedisTemplate 是 RedisTemplate 的一个处理字符串数据类型的子类。

RedisTemplate 提供了键类型操作，比如 ValueOperations、ListOperations、SetOperations、HashOperations 和 ZSetOperations。清单 4 使用 ListOperations 将一个新单词存储在 Redis 数据存储中。rightPush() 操作将该单词和它的含义添加到列表末尾处。dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary() 方法返回添加到列表中的元素的索引。

清单 5 显示了一个针对 dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary() 的 JUnit 测试案例：

清单 5. 测试 `dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary()` 方法

import static org.hamcrest.CoreMatchers.equalTo;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.is;
import static org.hamcrest.CoreMatchers.notNullValue;
import static org.junit.Assert.assertEquals;
import static org.junit.Assert.assertThat;
import static org.junit.matchers.JUnitMatchers.hasItems;import java.util.List;
import java.util.Set;import javax.inject.Inject;import org.junit.After;
import org.junit.Ignore;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.test.context.ContextConfiguration;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringJUnit4ClassRunner;
import com.shekhar.dictionary.config.LocalRedisConfig;@ContextConfiguration(classes = {LocalRedisConfig.class })
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class DictionaryDaoTest {@Injectprivate DictionaryDao dictionaryDao;@Injectprivate StringRedisTemplate redisTemplate;@Testpublic void testAddWordWithItsMeaningToDictionary() {String meaning = "To move forward with a bounding, drooping motion.";Long index = dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary("lollop",meaning);assertThat(index, is(notNullValue()));assertThat(index, is(equalTo(1L)));}

第一次运行此测试时，它通过了，这个单词被存储到了 Redis 中。但是，如果随后再次运行该测试，测试会失败，因为 Redis 再次添加了相同的含义，并返回 2 作为它的索引。所以，在每次运行之后必须清理 Redis 数据存储，这可以使用 flushAll() 或 flushDb 服务器命令来完成。flushAll() 命令从数据库中删除所有键，而 flushDb() 仅删除当前数据库中的键。清单 6 给出了已修改的测试：

清单 6. 已修改的 `dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary()` 测试

@ContextConfiguration(classes = {LocalRedisConfig.class })
@RunWith(SpringJUnit4ClassRunner.class)
public class DictionaryDaoTest {@Injectprivate DictionaryDao dictionaryDao;@Injectprivate StringRedisTemplate redisTemplate;@Afterpublic void tearDown() {redisTemplate.getConnectionFactory().getConnection().flushDb();}@Testpublic void testAddWordWithItsMeaningToDictionary() {String meaning = "To move forward with a bounding, drooping motion.";Long index = dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary("lollop",meaning);assertThat(index, is(notNullValue()));assertThat(index, is(equalTo(1L)));}@Testpublic void shouldAddMeaningToAWordIfItExists() {Long index = dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary("lollop","To move forward with a bounding, drooping motion.");assertThat(index, is(notNullValue()));assertThat(index, is(equalTo(1L)));index = dictionaryDao.addWordWithItsMeaningToDictionary("lollop","To hang loosely; droop; dangle.");assertThat(index, is(equalTo(2L)));}
}

现在您已经拥有将一个单词存储到 Redis 数据存储中的功能，下一步是实现获取一个单词的所有含义的功能。这一步可使用 List 的 range 操作轻松完成。range() 方法接受三个参数：键的名称、范围的起点和范围的终点。要获取一个单词的所有含义，可使用 0 表示起点，使用 -1 表示终点：

public List<String> getAllTheMeaningsForAWord(String word) {List<String> meanings = redisTemplate.opsForList().range(word, 0, -1);return meanings;
}

您想在该应用程序中实现的另一个基本功能是删除单词。可以使用 RedisTemplate 类的 delete 实现此目标。delete 操作接受一个键集合：

public void removeWord(String word) {redisTemplate.delete(Arrays.asList(word));
}public void removeWords(String... words) {redisTemplate.delete(Arrays.asList(words));
}

针对新添加的 read 和 delete 操作的 JUnit 测试案例如清单 7 所示：

清单 7. 针对 `read` 和 `delete` 操作的 JUnit 测试

@Testpublic void shouldGetAllTheMeaningForAWord() {setupOneWord();List<String> allMeanings = dictionaryDao.getAllTheMeaningsForAWord("lollop");assertThat(allMeanings.size(), is(equalTo(2)));assertThat(allMeanings,hasItems("To move forward with a bounding, drooping motion.","To hang loosely; droop; dangle."));}@Testpublic void shouldDeleteAWordFromDictionary() throws Exception {setupOneWord();dictionaryDao.removeWord("lollop");List<String> allMeanings = dictionaryDao.getAllTheMeaningsForAWord("lollop");assertThat(allMeanings.size(), is(equalTo(0)));}@Testpublic void shouldDeleteMultipleWordsFromDictionary() {setupTwoWords();dictionaryDao.removeWords("fain", "lollop");List<String> allMeaningsForLollop = dictionaryDao.getAllTheMeaningsForAWord("lollop");List<String> allMeaningsForFain = dictionaryDao.getAllTheMeaningsForAWord("fain");assertThat(allMeaningsForLollop.size(), is(equalTo(0)));assertThat(allMeaningsForFain.size(), is(equalTo(0)));}
}
原创出处：IBM技术社区