Redis 入门教程——从安装到缓存实战

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Redis 入门教程——从安装到缓存实战

作者： CaoZH
日期： 2024-04-15
本文为原创教程

Redis 是最流行的内存数据库，2024 年 Stack Overflow 调查显示超过 40% 的开发者在使用 Redis。作为后端开发者，Redis 是缓存、会话管理、消息队列的首选方案。

本文从安装开始，涵盖 Redis 的核心数据结构和典型使用场景。

一、安装 Redis

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# Ubuntu/Debian
sudo apt update
sudo apt install -y redis-server

# 启动
sudo systemctl start redis
sudo systemctl enable redis

# 验证
redis-cli ping
# 输出：PONG

# macOS
brew install redis
brew services start redis

配置文件

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# /etc/redis/redis.conf 常用配置
sudo vim /etc/redis/redis.conf
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# 绑定地址（生产环境不要用 0.0.0.0）
bind 127.0.0.1

# 端口
port 6379

# 密码（生产环境必须设置）
requirepass yourpassword

# 持久化
save 900 1        # 900秒内至少1个key改变
save 300 10       # 300秒内至少10个key改变
save 60 10000     # 60秒内至少10000个key改变

# 最大内存（设置后需要配置淘汰策略）
maxmemory 256mb
maxmemory-policy allkeys-lru

二、核心数据结构

String（字符串）

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# 最基础的类型，存任何字符串
SET name "张三"
GET name              # "张三"
SET counter 100
INCR counter          # 101
INCRBY counter 5      # 106
DECR counter          # 105
SETEX token 3600 "abc123"  # 设置带过期时间的 key
TTL token             # 查看剩余秒数

使用场景： 缓存 HTML 片段、计数器、分布式锁、Session

Hash（哈希）

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# 存储对象
HSET user:1001 name "张三" age 28 email "zhangsan@test.com"
HGET user:1001 name           # "张三"
HGETALL user:1001             # 获取所有字段
HMSET user:1002 name "李四" age 30
HDEL user:1001 email
HLEN user:1001                # 字段数量

使用场景： 用户信息、商品详情、配置项

List（列表）

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# 双向链表
LPUSH logs "error: timeout"   # 从左侧插入
RPUSH logs "info: login"      # 从右侧插入
LPOP logs                     # 从左侧弹出
LLEN logs                     # 列表长度
LRANGE logs 0 -1              # 获取所有元素

使用场景： 消息队列、最新消息列表、操作日志

Set（集合）

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# 无序不重复集合
SADD tags:1 "java" "python" "vue"
SMEMBERS tags:1               # 所有成员
SISMEMBER tags:1 "java"       # 是否包含
SINTER set1 set2              # 交集
SUNION set1 set2              # 并集
SDIFF set1 set2               # 差集

使用场景： 标签系统、好友关系、权限管理

Sorted Set（有序集合）

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# 带权重的有序集合
ZADD leaderboard 100 "user1" 90 "user2" 80 "user3"
ZINCRBY leaderboard 10 "user2"  # 加10分
ZREVRANGE leaderboard 0 2 WITHSCORES  # 前三名
ZRANK leaderboard "user2"     # 排名
ZSCORE leaderboard "user2"    # 分数

使用场景： 排行榜、延迟队列、限流

三、Java 中使用 Redis

Spring Boot 集成

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<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
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# application.yml
spring:
  redis:
    host: localhost
    port: 6379
    password: yourpassword
    timeout: 3000ms
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8
        max-idle: 8
        min-idle: 0

RedisTemplate 使用

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@Service
public class UserService {

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, Object> redisTemplate;

    // 缓存用户信息
    public User getUserById(Long id) {
        String key = "user:" + id;

        // 1. 查缓存
        User user = (User) redisTemplate.opsForValue().get(key);
        if (user != null) {
            return user;
        }

        // 2. 查数据库
        user = userMapper.selectById(id);
        if (user != null) {
            // 3. 写入缓存，过期时间 1 小时
            redisTemplate.opsForValue().set(key, user, 1, TimeUnit.HOURS);
        }

        return user;
    }

    // 更新用户时清除缓存
    public void updateUser(User user) {
        userMapper.updateById(user);
        redisTemplate.delete("user:" + user.getId());
    }
}

使用注解（@Cacheable）

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@Service
public class ProductService {

    @Cacheable(value = "product", key = "#id", unless = "#result == null")
    public Product getById(Long id) {
        return productMapper.selectById(id);
    }

    @CacheEvict(value = "product", key = "#product.id")
    public void update(Product product) {
        productMapper.updateById(product);
    }

    @CacheEvict(value = "product", allEntries = true)
    public void clearAll() {
        // 清理所有商品缓存
    }
}

四、实战场景

1. 分布式锁

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public boolean tryLock(String key, String value, long expireSeconds) {
    return Boolean.TRUE.equals(
        redisTemplate.opsForValue()
            .setIfAbsent(key, value, expireSeconds, TimeUnit.SECONDS)
    );
}

public void unlock(String key, String value) {
    String script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
    redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Long.class), 
        Collections.singletonList(key), value);
}

2. 接口限流

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public boolean rateLimit(String key, int maxCount, int windowSeconds) {
    String script = """
        local key = KEYS[1]
        local now = redis.call('TIME')[1]
        local window = tonumber(ARGV[1])
        local max = tonumber(ARGV[2])

        redis.call('ZREMRANGEBYSCORE', key, 0, now - window)
        local count = redis.call('ZCARD', key)

        if count < max then
            redis.call('ZADD', key, now, now .. ':' .. math.random())
            redis.call('EXPIRE', key, window)
            return 1
        end
        return 0
    """;

    return Long.valueOf(1).equals(
        redisTemplate.execute(new DefaultRedisScript<>(script, Long.class),
            Collections.singletonList(key), windowSeconds, maxCount)
    );
}

3. 缓存穿透保护

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public User getUserById(Long id) {
    String key = "user:" + id;

    // 1. 查缓存
    Object cache = redisTemplate.opsForValue().get(key);

    // 2. 查到了空值标记，直接返回 null
    if (cache instanceof String && "NULL".equals(cache)) {
        return null;
    }

    if (cache != null) {
        return (User) cache;
    }

    // 3. 查数据库
    User user = userMapper.selectById(id);

    // 4. 缓存结果或空值标记
    if (user == null) {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, "NULL", 5, TimeUnit.MINUTES);
    } else {
        redisTemplate.opsForValue().set(key, user, 1, TimeUnit.HOURS);
    }

    return user;
}

五、常用命令速查

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# 通用
KEYS *                    # 列出所有 key（生产环境慎用）
EXISTS key                # 是否存在
TYPE key                  # 类型
TTL key                   # 剩余过期时间
DEL key1 key2             # 删除
FLUSHALL                  # 清空所有（⚠️ 慎用）

# 性能与监控
INFO                      # 服务器信息
MONITOR                   # 实时监控命令
SLOWLOG GET 10            # 查看慢查询
CLIENT LIST               # 查看连接

六、总结

数据类型 使用场景 示例
✅ String 缓存、计数器、验证码 SET user:1 data
✅ Hash 对象存储 HSET user:1 name "张三"
✅ List 消息队列、最新列表 LPUSH queue task
✅ Set 标签、去重 SADD tags vue
✅ Sorted Set 排行榜、延时队列 ZADD rank 100 user1

首发于 CaoZH 的笔记

CaoZHProgrammer

学习使我快乐。