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Java 使用 Redis

編輯：JAVA綜合教程

Java 使用 Redis

REmote DIctionary Server(Redis) 是一個由Salvatore Sanfilippo寫的key-value存儲系統。

Redis是一個開源的使用ANSI C語言編寫、遵守BSD協議、支持網絡、可基於內存亦可持久化的日志型、Key-Value數據庫，並提供多種語言的API。

它通常被稱為數據結構服務器，因為值（value）可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets) 和有序集合(sorted sets)等類型。

Redis開創了一種新的數據存儲思路，使用Redis，我們不用在面對功能單調的數據庫時，把精力放在如何把大象放進冰箱這樣的問題上，而是利用Redis靈活多變的數據結構和數據操作，為不同的大象構建不同的冰箱。

一.Redis常用數據類型

Redis最為常用的數據類型主要有以下五種：

String

Hash

List

Set

Sorted set

在具體描述這幾種數據類型之前，我們先通過一張圖了解下Redis內部內存管理中是如何描述這些不同數據類型的：

首先Redis內部使用一個redisObject對象來表示所有的key和value,redisObject最主要的信息如上圖所示：type代表一個value對象具體是何種數據類型，encoding是不同數據類型在redis內部的存儲方式，比如：type=string代表value存儲的是一個普通字符串，那麼對應的encoding可以是raw或者是int,如果是int則代表實際redis內部是按數值型類存儲和表示這個字符串的，當然前提是這個字符串本身可以用數值表示，比如:"123" "456"這樣的字符串。

這裡需要特殊說明一下vm字段，只有打開了Redis的虛擬內存功能，此字段才會真正的分配內存，該功能默認是關閉狀態的，該功能會在後面具體描述。通過上圖我們可以發現Redis使用redisObject來表示所有的key/value數據是比較浪費內存的，當然這些內存管理成本的付出主要也是為了給Redis不同數據類型提供一個統一的管理接口，實際作者也提供了多種方法幫助我們盡量節省內存使用，我們隨後會具體討論。

下面我們先來逐一的分析下這五種數據類型的使用和內部實現方式：

String
常用命令：

set,get,decr,incr,mget 等。

應用場景：

String是最常用的一種數據類型，普通的key/value存儲都可以歸為此類，這裡就不所做解釋了。

實現方式：

String在redis內部存儲默認就是一個字符串，被redisObject所引用，當遇到incr,decr等操作時會轉成數值型進行計算，此時redisObject的encoding字段為int。

Hash
常用命令：

hget,hset,hgetall 等。

應用場景：

我們簡單舉個實例來描述下Hash的應用場景，比如我們要存儲一個用戶信息對象數據，包含以下信息：

用戶ID為查找的key，存儲的value用戶對象包含姓名，年齡，生日等信息，如果用普通的key/value結構來存儲，主要有以下2種存儲方式：

第一種方式將用戶ID作為查找key,把其他信息封裝成一個對象以序列化的方式存儲，這種方式的缺點是，增加了序列化/反序列化的開銷，並且在需要修改其中一項信息時，需要把整個對象取回，並且修改操作需要對並發進行保護，引入CAS等復雜問題。

第二種方法是這個用戶信息對象有多少成員就存成多少個key-value對兒，用用戶ID+對應屬性的名稱作為唯一標識來取得對應屬性的值，雖然省去了序列化開銷和並發問題，但是用戶ID為重復存儲，如果存在大量這樣的數據，內存浪費還是非常可觀的。

那麼Redis提供的Hash很好的解決了這個問題，Redis的Hash實際是內部存儲的Value為一個HashMap，並提供了直接存取這個Map成員的接口，如下圖：

也就是說，Key仍然是用戶ID, value是一個Map，這個Map的key是成員的屬性名，value是屬性值，這樣對數據的修改和存取都可以直接通過其內部Map的Key(Redis裡稱內部Map的key為field), 也就是通過 key(用戶ID) + field(屬性標簽) 就可以操作對應屬性數據了，既不需要重復存儲數據，也不會帶來序列化和並發修改控制的問題。很好的解決了問題。

這裡同時需要注意，Redis提供了接口(hgetall)可以直接取到全部的屬性數據,但是如果內部Map的成員很多，那麼涉及到遍歷整個內部Map的操作，由於Redis單線程模型的緣故，這個遍歷操作可能會比較耗時，而另其它客戶端的請求完全不響應，這點需要格外注意。

實現方式：

上面已經說到Redis Hash對應Value內部實際就是一個HashMap，實際這裡會有2種不同實現，這個Hash的成員比較少時Redis為了節省內存會采用類似一維數組的方式來緊湊存儲，而不會采用真正的HashMap結構，對應的value redisObject的encoding為zipmap,當成員數量增大時會自動轉成真正的HashMap,此時encoding為ht。

List
常用命令：

lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

應用場景：

Redis list的應用場景非常多，也是Redis最重要的數據結構之一，比如twitter的關注列表，粉絲列表等都可以用Redis的list結構來實現，比較好理解，這裡不再重復。

實現方式：

Redis list的實現為一個雙向鏈表，即可以支持反向查找和遍歷，更方便操作，不過帶來了部分額外的內存開銷，Redis內部的很多實現，包括發送緩沖隊列等也都是用的這個數據結構。

Set
常用命令：

sadd,spop,smembers,sunion 等。

應用場景：

Redis set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能，特殊之處在於set是可以自動排重的，當你需要存儲一個列表數據，又不希望出現重復數據時，set是一個很好的選擇，並且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內的重要接口，這個也是list所不能提供的。

實現方式：

set 的內部實現是一個 value永遠為null的HashMap，實際就是通過計算hash的方式來快速排重的，這也是set能提供判斷一個成員是否在集合內的原因。

Sorted set

常用命令：

zadd,zrange,zrem,zcard等

使用場景：

Redis sorted set的使用場景與set類似，區別是set不是自動有序的，而sorted set可以通過用戶額外提供一個優先級(score)的參數來為成員排序，並且是插入有序的，即自動排序。當你需要一個有序的並且不重復的集合列表，那麼可以選擇sorted set數據結構，比如twitter 的public timeline可以以發表時間作為score來存儲，這樣獲取時就是自動按時間排好序的。

實現方式：
Redis sorted set的內部使用HashMap和跳躍表(SkipList)來保證數據的存儲和有序，HashMap裡放的是成員到score的映射，而跳躍表裡存放的是所有的成員，排序依據是HashMap裡存的score,使用跳躍表的結構可以獲得比較高的查找效率，並且在實現上比較簡單。

開始在 Java 中使用 Redis 前，我們需要確保已經安裝了 redis 服務及 Java redis 驅動，且你的機器上能正常使用 Java。 Java的安裝配置可以參考我們的Java開發環境配置接下來讓我們安裝 Java redis 驅動：

首先你需要下載驅動包，下載 jedis.jar，確保下載最新驅動包。

在你的classpath中包含該驅動包。

二.java Jedis連接池的使用

所需jar：jedis-2.1.0.jar和commons-pool-1.5.4.jar

Jedis操作步驟如下：

1->獲取Jedis實例需要從JedisPool中獲取；

2->用完Jedis實例需要返還給JedisPool；

3->如果Jedis在使用過程中出錯，則也需要還給JedisPool；

package redisJava;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

public class RedisJava {

	private static JedisPool jedisPool;// Jedis連接池

	/**
	 * @功能 構建redis連接池
	 * @author 皮鋒
	 * @return
	 * @date 2016年3月29日
	 */
	public static JedisPool getPool() {
		if (jedisPool == null) {
			JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
			// 控制一個pool可分配多少個jedis實例，通過pool.getResource()來獲取；
			// 如果賦值為-1，則表示不限制；如果pool已經分配了maxActive個jedis實例，則此時pool的狀態為exhausted(耗盡)。
			config.setMaxActive(500);
			// 控制一個pool最多有多少個狀態為idle(空閒的)的jedis實例。
			config.setMaxIdle(5);
			// 表示當borrow(引入)一個jedis實例時，最大的等待時間，如果超過等待時間，則直接拋出JedisConnectionException；
			config.setMaxWait(1000 * 100);
			// 在borrow一個jedis實例時，是否提前進行validate操作；如果為true，則得到的jedis實例均是可用的；
			config.setTestOnBorrow(true);
			jedisPool = new JedisPool(config, "192.168.10.241", 6379);
		}
		return jedisPool;
	}

	/**
	 * @功能 返還到連接池
	 * @author 皮鋒
	 * @param pool
	 * @param redis
	 * @date 2016年3月29日
	 */
	public static void returnResource(JedisPool pool, Jedis redis) {
		if (redis != null) {
			pool.returnResource(redis);
		}
	}

	/**
	 * @功能 獲取數據
	 * @author 皮鋒
	 * @param key
	 * @return
	 * @date 2016年3月29日
	 */
	public static String getString(String key) {
		String value = null;
		JedisPool pool = null;
		Jedis jedis = null;
		try {
			pool = getPool();
			jedis = pool.getResource();
			value = jedis.get(key);
		} catch (Exception e) {
			// 釋放redis對象
			pool.returnBrokenResource(jedis);
			e.printStackTrace();
		} finally {
			// 返還到連接池
			returnResource(pool, jedis);
		}
		return value;
	}

	/**
	 * @功能 設置數據
	 * @author 皮鋒
	 * @param key
	 * @param value
	 * @return
	 * @date 2016年3月29日
	 */
	public static boolean setString(String key, String value) {
		JedisPool pool = null;
		Jedis jedis = null;
		try {
			pool = getPool();
			jedis = pool.getResource();
			value = jedis.set(key, value);
		} catch (Exception e) {
			// 釋放redis對象
			pool.returnBrokenResource(jedis);
			e.printStackTrace();
			return false;
		} finally {
			// 返還到連接池
			returnResource(pool, jedis);
		}
		return true;
	}

	/**
	 * @功能 測試
	 * @author 皮鋒
	 * @param args
	 * @date 2016年3月29日
	 */
	public static void main(String[] args) {
		setString("sex", "男");
		setString("name", "皮鋒");
		setString("age", "24");
		System.out.println(getString("sex"));
		System.out.println(getString("name"));
		System.out.println(getString("age"));
	}
}

三.連接到 redis 服務

import redis.clients.jedis.Jedis;public class RedisJava {
   public static void main(String[] args) {
      //連接本地的 Redis 服務
      Jedis jedis= new Jedis("localhost");
      System.out.println("Connection to server sucessfully");
      //查看服務是否運行
      System.out.println("Server is running: "+jedis.ping());
 }}

編譯以上 Java 程序，確保驅動包的路徑是正確的。

$javac RedisJava.java
$java RedisJavaConnection to server sucessfullyServer is running: PONG
Redis Java String Example

四.Redis Java String(字符串) 實例

import redis.clients.jedis.Jedis;public class RedisStringJava {
   public static void main(String[] args) {
      //連接本地的 Redis 服務
      Jedis jedis= new Jedis("localhost");
      System.out.println("Connection to server sucessfully");
      //設置 redis 字符串數據
      jedis.set("w3ckey", "Redis tutorial");
     // 獲取存儲的數據並輸出
     System.out.println("Stored string in redis:: "+ jedis.get("w3ckey"));
 }}

編譯以上程序。

$javac RedisStringJava.java
$java RedisStringJavaConnection to server sucessfullyStored string in redis:: Redis tutorial

五.Redis Java List(列表) 實例

import redis.clients.jedis.Jedis;public class RedisListJava {
   public static void main(String[] args) {
      //連接本地的 Redis 服務
      Jedis jedis= new Jedis("localhost");
      System.out.println("Connection to server sucessfully");
      //存儲數據到列表中
      jedis.lpush("tutorial-list", "Redis");
      jedis.lpush("tutorial-list", "Mongodb");
      jedis.lpush("tutorial-list", "Mysql");
     // 獲取存儲的數據並輸出
     List list= jedis.lrange("tutorial-list", 0 ,5);
     for(int i=0; i 
 
編譯以上程序。
$javac RedisListJava.java
$java RedisListJavaConnection to server sucessfullyStored string in redis:: RedisStored string in redis:: MongodbStored string in redis:: Mysql
六.Redis Java Keys 實例
import redis.clients.jedis.Jedis;public class RedisKeyJava {
   public static void main(String[] args) {
      //連接本地的 Redis 服務
      Jedis jedis= new Jedis("localhost");
      System.out.println("Connection to server sucessfully");
      
     // 獲取數據並輸出
     List list= jedis.keys("*");
     for(int i=0; i編譯以上程序。
$javac RedisKeyJava.java
$java RedisKeyJavaConnection to server sucessfullyList of stored keys:: tutorial-nameList of stored keys:: tutorial-list