SpringBoot2.x系列教程28--SpringBoot中利用Redis实现缓存功能详细教程
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前言
随着互联网中Web2.0网站项目的兴起，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社交类型的网站时，已经显得力不从心，例如：
1️⃣. High performance - 对数据库高并发读写的需求。
2️⃣. Huge Storage - 对海量数据的高效存储和访问的需求。
3️⃣. High Scalability && High Availability- 对数据库的高可扩展性和高可用性的需求。
传统的关系型数据库，例如Oracle、MySQL等都很难满足高并发、实时海量存储的需求，所以这时候就得需要有NoSQL类型的数据库，来解决高并发、实时海量存储带来的挑战，尤其是大数据应用的难题。
所以今天 壹哥 带各位学习如何在SpringBoot中关联Redis，利用Redis实现数据库查询的缓存功能，以此来提高我们项目的运行效率。
一. Redis简介
Redis的内容有很多，如果你没有Redis的基础，是需要专门学习的。本文不是专门的Redis教程，所以这里只对Redis进行简单介绍，各位可以阅读我其他的Redis教程。
1. Redis概念
Redis：REmote DIctionary Server(远程字典服务器)，它是一个完全开源免费且遵守BSD协议，用C语言开发的，高性能的key-value型的分布式内存数据库，而且它还是一种基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库，可用于缓存、事件发布或订阅、高速队列等场景。该数据库使用ANSI C语言编写，支持网络，提供字符串、哈希、列表、队列、集合结构直接存取，基于内存，并且可持久化。Redis是当前最热门的NoSql数据库之一，也被人们称为数据结构服务器。
2. 环境配置要求
要想实现本文效果，各位需要配置如下开发环境。
- Springboot 2.2.5;
- Redis 3.2.x;
- Redis可视化工具Redis Desktop Manager
二. SpringBoot整合Redis实现步骤
接下来我就带大家在SpringBoot中实现Redis的整合。
1. 创建Web项目
我们按照之前的经验，创建一个SpringBoot的Web程序，具体过程略。
2. 添加依赖
接下来在pom.xml文件中添加核心依赖包，如下所示：
<dependencies>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-jpa</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.springframework.boot</groupId>
<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<!--使用默认的Lettuce时，若配置spring.redis.lettuce.pool则必须配置该依赖-->
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-pool2</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>redis.clients</groupId>
<artifactId>jedis</artifactId>
<version>2.7.3</version>
</dependency>
<!--解决jdk1.8中新时间API的序列化时出现com.fasterxml.jackson.databind.exc.InvalidDefinitionException的问题-->
<dependency>
<groupId>com.fasterxml.jackson.datatype</groupId>
<artifactId>jackson-datatype-jsr310</artifactId>
</dependency>
<dependency>
<groupId>mysql</groupId>
<artifactId>mysql-connector-java</artifactId>
<scope>runtime</scope>
</dependency>
<dependency>
<groupId>com.alibaba</groupId>
<artifactId>druid</artifactId>
<version>1.1.10</version>
</dependency>
</dependencies>
3. 添加yml配置文件
SpringBoot集成Redis主要是使用RedisTemplate类进行操作，但是在SpringBoot2.0以后，底层默认访问的不再是Jedis而是lettuce。
3.1 jedis客户端和lettuce客户端的区别
- jedis采用的是直连redis server，在多线程之间公用一个jedis实例，是线程不安全的。想要避免线程不安全，可以使用连接池pool，这样每个线程单独使用一个jedis实例。但是线程过多时，带来的是redis server的负载较大，有点类似BIO模式。
- lettuce采用netty连接redis server，实例在多个线程间共享，不存在线程不安全的情况，这样可以减少线程数量。当然在特殊情况下，lettuce也可以使用多个实例，有点类似NIO模式。
3.2 yml配置文件
创建一个application.yml文件，在这里配置MySQL与Redis数据库的信息。
spring:
datasource:
username: root
password: syc
url: jdbc:mysql://localhost:3306/db4?useUnicode=true&characterEncoding=utf-8&useSSL=true&serverTimezone=UTC
driver-class-name: com.mysql.jdbc.Driver
jpa:
show-sql: true
hibernate:
ddl-auto: update
redis:
host: 127.0.0.1
port: 6379
password:
timeout: 3600ms #超时时间
lettuce: #若是在配置中配置了lettuce的pool属性，那么必须在pom.xml文件中加入commons-pool2的依赖。
pool:
max-active: 8 #最大连接数
max-idle: 8 #最大空闲连接 默认8
max-wait: -1ms #默认-1 最大连接阻塞等待时间
min-idle: 0 #最小空闲连接
# jedis:
# pool:
# max-active: 8 #最大连接数
# max-idle: 8 #最大空闲连接 默认8
# max-wait: -1ms #默认-1 最大连接阻塞等待时间
# min-idle: 0 #最小空闲连接
4. RedisConfig配置类简介
4.1 RedisTemplate自动装配简介
在SpringBoot中，已经自动帮我们在容器中生成了一个RedisTemplate和一个StringRedisTemplate。 下面是SpringBoot中关于RedisTemplate自动装配的源码，我们来看看：
@Configuration
@ConditionalOnClass(RedisOperations.class)
@EnableConfigurationProperties(RedisProperties.class)
@Import({ LettuceConnectionConfiguration.class, JedisConnectionConfiguration.class })
public class RedisAutoConfiguration {
@Bean
@ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate")
public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory)
throws UnknownHostException {
RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<>();
template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
return template;
}
@Bean
@ConditionalOnMissingBean
public StringRedisTemplate stringRedisTemplate(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory)
throws UnknownHostException {
StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate();
template.setConnectionFactory(redisConnectionFactory);
return template;
}
}
从上面的源码中可以看出，我们开发时会存在2个问题：
- RdisTemplate的泛型是<Object,Object>，我们在进行缓存时写代码不是很方便，因为一般我们的key是String类型，所以我们需要一个<String,Object>的泛型。
- RedisTemplate没有设置数据存储在Redis时，Key和Value的序列化方式(采用默认的JDK序列化方式)。
4.2 问题解决思路
那么如何解决上述两个问题呢？我们可以考虑采用下面的思路来实现：
结合@ConditionalOnMissing注解，检查Spring容器中是否已经定义了id为redisTemplate的Bean，
否则自动装配的RedisTemplate不会实例化。
因此我们可以写一个配置类，配置Redisemplate对象，若未自定义RedisTemplate，默认会对key进行jdk序列化。
所以接下来我们就要创建一个RedisTemplate对象。
4.3 RedisSerializer序列化器简介
创建Redis对象时，我们还需要利用StringRedisSerializer，Jackson2JsonRedisSerializer和JdkSerializationRedisSerializer进行序列化。当我们对同一个数据进行序列化时，序列化操作前后的结果如下表所示：
本案例中，我们对于Key采用stringRedisSerializer，而对于Value我们采用jackson2JsonRedisSerializer的序列化方式。
ObjectMapper是Jackson操作的核心，Jackson所有的json操作都是在ObjectMapper中实现的。
om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
设置所有访问权限以及所有的实际类型都可序列化和反序列化
om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
Jackson的ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL属性的作用。
4.4 Jackson序列化特性简介
在JDK1.8中的时间类，采用了一套了新的API，但是在反序列化中，会出现异常。
com.fasterxml.jackson.databind.exc.InvalidDefinitionException:
Cannot construct instance of java.time.LocalDate (no Creators, like default construct, exist):
cannot deserialize from Object value (no delegate- or property-based Creator)
5. 创建RedisConfig配置类
我们需要创建一个RedisConfig，在这个类中对Redis进行配置，创建一个RedisTemplate对象，并对Redis的缓存进行设置。
package com.yyg.boot.config;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.SerializationFeature;
import com.fasterxml.jackson.datatype.jsr310.JavaTimeModule;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Value;
import org.springframework.cache.CacheManager;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheConfiguration;
import org.springframework.data.redis.cache.RedisCacheManager;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializationContext;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;
import java.time.Duration;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/4/8
* @Description Description
*/
@Configuration
public class RedisConfig {
@Value("${spring.redis.timeout}")
private Duration timeToLive = Duration.ZERO;
/**
* 由于原生的redis自动装配，在存储key和value时，没有设置序列化方式，故自己创建redisTemplate实例
*/
@Bean
public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
// 配置连接工厂
template.setConnectionFactory(factory);
//使用Jackson2JsonRedisSerializer来序列化和反序列化redis的value值（默认使用JDK的序列化方式）
Jackson2JsonRedisSerializer jacksonSeial = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
ObjectMapper om = new ObjectMapper();
// 指定要序列化的域，field,get和set,以及修饰符范围，ANY是都有包括private和public
om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
// 指定序列化输入的类型，类必须是非final修饰的，final修饰的类，比如String,Integer等会跑出异常
om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
jacksonSeial.setObjectMapper(om);
// 值采用json序列化
template.setValueSerializer(jacksonSeial);
//使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
// 设置hash key 和value序列化模式
template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
template.setHashValueSerializer(jacksonSeial);
template.afterPropertiesSet();
return template;
}
/**
* 解决jdk1.8中新时间API的序列化时出现com.fasterxml.jackson.databind.exc.InvalidDefinitionException的问题
*/
@Bean
public ObjectMapper serializingObjectMapper() {
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
objectMapper.disable(SerializationFeature.WRITE_DATES_AS_TIMESTAMPS);
objectMapper.registerModule(new JavaTimeModule());
return objectMapper;
}
@Bean
public CacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory factory) {
RedisSerializer<String> redisSerializer = new StringRedisSerializer();
Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
//解决查询缓存转换异常的问题
ObjectMapper om = new ObjectMapper();
om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);
// 配置序列化（解决乱码的问题）
RedisCacheConfiguration config = RedisCacheConfiguration.defaultCacheConfig()
.entryTtl(timeToLive)
.serializeKeysWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(redisSerializer))
.serializeValuesWith(RedisSerializationContext.SerializationPair.fromSerializer(jackson2JsonRedisSerializer))
.disableCachingNullValues();
return RedisCacheManager.builder(factory)
.cacheDefaults(config)
.build();
}
}
6. 创建SpringContextUtil工具类
为了方便获取ApplicationContext对象，这里我封装了一个SpringContextUtil工具类。
package com.yyg.boot.util;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/4/8
* @Description Description
*/
@Service
public class SpringContextUtil implements ApplicationContextAware {
private static ApplicationContext context;
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
SpringContextUtil.context = applicationContext;
}
public static <T> T getBean(String name, Class<T> requiredType) {
return context.getBean(name, requiredType);
}
}
7. 创建RedisUtil工具类
RedisTemplate模板类可以对Redis进行添加，删除，设置缓存过期时间等设置。 RedisTemplate中主要的API是： opsForValue()集合使用说明
- set(K key,V value) 新建缓存 redisTemplate.opsForValue().set("key","value");
- get(Object key) 获取缓存 redisTemplate.opsForValue().get("key");
package com.yyg.boot.util;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.util.CollectionUtils;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/4/8
* @Description Description
*/
@Slf4j
public class RedisUtil {
//@Autowired
//private static RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;
private static final RedisTemplate<String, Object> redisTemplate = SpringContextUtil.getBean("redisTemplate", RedisTemplate.class);
/**********************************************************************************
* redis-公共操作
**********************************************************************************/
/**
* 指定缓存失效时间
*
* @param key 键
* @param time 时间(秒)
* @return
*/
public static boolean expire(String key, long time) {
try {
if (time > 0) {
redisTemplate.expire(key, time, TimeUnit.SECONDS);
}
return true;
} catch (Exception e) {
log.error("【redis：指定缓存失效时间-异常】", e);
return false;
}
}
/**
* 根据key 获取过期时间
*
* @param key 键 不能为null
* @return 时间(秒) 返回0代表为永久有效;如果该key已经过期,将返回"-2";
*/
public static long getExpire(String key) {
return redisTemplate.getExpire(key, TimeUnit.SECONDS);
}
/**
* 判断key是否存在
*
* @param key 键
* @return true 存在 false不存在
*/
public static boolean exists(String key) {
try {
return redisTemplate.hasKey(key);
} catch (Exception e) {
log.error("【redis：判断{}是否存在-异常】", key, e);
return false;
}
}
/**********************************************************************************
* redis-String类型的操作
**********************************************************************************/
/**
* 普通缓存放入
*
* @param key 键
* @param value 值
* @return true成功 false失败
*/
public static boolean set(String key, Object value) {
try {
redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
return true;
} catch (Exception e) {
log.error("【redis：普通缓存放入-异常】", e);
return false;
}
}
/**
* 普通缓存放入并设置时间
*
* @param key 键
* @param value 值
* @param time 时间(秒) time要大于0 如果time小于等于0 将设置无限期
* @return true成功 false 失败
*/
public static boolean set(String key, Object value, long time) {
try {
if (time > 0) {
redisTemplate.opsForValue().set(key, value, time, TimeUnit.SECONDS);
} else {
set(key, value);
}
return true;
} catch (Exception e) {
log.error("【redis：普通缓存放入并设置时间-异常】", e);
return false;
}
}
/**
* 递增
*
* @param key 键
* @param delta 要增加几(大于0)
* @return
*/
public static long incr(String key, long delta) {
if (delta < 0) {
throw new RuntimeException("递增因子必须大于0");
}
return redisTemplate.opsForValue().increment(key, delta);
}
/**
* 递减
*
* @param key 键
* @param delta 要减少几(小于0)
* @return
*/
public static long decr(String key, long delta) {
if (delta < 0) {
throw new RuntimeException("递减因子必须大于0");
}
return redisTemplate.opsForValue().increment(key, -delta);
}
/**
* 删除缓存
*
* @param key 可以传一个值 或多个
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static void del(String... key) {
if (key != null && key.length > 0) {
if (key.length == 1) {
redisTemplate.delete(key[0]);
} else {
redisTemplate.delete(CollectionUtils.arrayToList(key));
}
}
}
/**
* 获取缓存
*
* @param key redis的key
* @param clazz value的class类型
* @param <T>
* @return value的实际对象
*/
public static <T> T get(String key, Class<T> clazz) {
Object obj = key == null ? null : redisTemplate.opsForValue().get(key);
if (!obj.getClass().isAssignableFrom(clazz)) {
throw new ClassCastException("类转化异常");
}
return (T) obj;
}
/**
* 获取泛型
*
* @param key 键
* @return 值
*/
public static Object get(String key) {
return key == null ? null : redisTemplate.opsForValue().get(key);
}
}
8. 创建RedisService及其实现类
为了操作方便，我封装一个RedisService接口类，在这里封装存值和取值方法。
8.1 RedisService接口
package com.yyg.boot.service;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/4/8
* @Description Description
*/
public interface RedisService {
void setObj(String key, Object obj, long timeout);
Object getObj(String key);
}
8.2 RedisServiceImpl类
然后对RedisService接口进行实现。
package com.yyg.boot.service.impl;
import com.yyg.boot.service.RedisService;
import com.yyg.boot.util.RedisUtil;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/4/8
* @Description Description
*/
@Service
public class RedisServiceImpl implements RedisService {
@Autowired
private RedisUtil redisUtil;
@Override
public void setObj(String key, Object obj, long timeout) {
redisUtil.set(key,obj,timeout);
}
@Override
public Object getObj(String key) {
return redisUtil.get(key);
}
}
9. 创建UserController测试接口
接着我创建一个UserController，编写几个URL接口进行测试。
package com.yyg.boot.web;
import com.yyg.boot.domain.User;
import com.yyg.boot.repository.UserRepository;
import com.yyg.boot.service.RedisService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import java.util.List;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/3/31
* @Description Description
*/
@RestController
@RequestMapping("/user")
public class UserController {
@Autowired
private UserRepository userRepository;
@Autowired
private RedisService redisService;
@GetMapping("/{id}")
public User findUserById(@PathVariable("id") Long id) {
User user = (User) redisService.getObj("user" + id);
if (user == null) {
user = userRepository.findById(id).get();
redisService.setObj("user" + id, user, 1000 * 60 * 2);
return user;
}
return user;
}
}
10. 创建入口类
最后我们再编写一个程序入口类，启动项目进行测试。
package com.yyg.boot;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
/**
* @Author 一一哥Sun
* @Date Created in 2020/4/8
* @Description Description
*/
@SpringBootApplication
public class RedisApplication {
public static void main(String[] args){
SpringApplication.run(RedisApplication.class,args);
}
}
11. 项目结构
这里是完整的项目代码结构，各位可以参考创建。
12. 启动项目进行测试
12.1 数据库初始状态
在我的MySQL数据库中，存有这样的数据。
Redis数据库中默认是没有缓存数据的。
12.2 测试缓存接口
接下来我们在浏览器中输入接口地址，进行查询。
这时候我们再次去Redis DesktopManager中查看，会发现Redis中已经有了一条缓存的数据，就是我们刚才从MySQL中查询过来的用户信息。
结语
至此，壹哥 就带各位实现了SpringBoot中对Redis的整合。
今日小作业：
在学生信息系统中，新增一个登陆功能，请在登录的业务逻辑中，利用Redis对登录的用户进行存储，实现Session共享效果。