一、Redis 事务与锁机制
1.Redis的基础事务
在Redis中开启事务的命令是 multi 命令， 而执行事务的命令是 exec 命令。multi 到 exec 命令之间的 Redis 命令将采取进入队列的形式，直至 exec 命令的出现，才会一次性发送队列里的命令去执行，而在执行这些命令的时候其他客户端就不能再插入任何命令了。
127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379> set key1 value1 QUEUED 127.0.0.1:6379> get key1 QUEUED 127.0.0.1:6379> exec 1) OK 2) "value1"
如果回滚事务，可以使用 discard 命令取消事务中所有命令，使事务中的方法不会被执行了。
127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379> set key1 value1 QUEUED 127.0.0.1:6379> get key1 QUEUED 127.0.0.1:6379> discard OK 127.0.0.1:6379> exec (error) ERR EXEC without MULTI
2.在Spring中使用Redis事务
SessionCallback接口可以保证所有的命令都是通过同一个 Redis 连接进行操作的。
public static void testTransaction() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); SessionCallback callBack = (SessionCallback) (RedisOperations ops) -> { ops.multi(); // 开启事务 ops.boundValueOps("key1").set("value1"); // 注意由于命令只是进入队列，而没有被执行，所以此处采用get命令返回值为null String value = (String) ops.boundValueOps("key1").get(); System.out.println("value = " + value); // list保存之前进入队列的所有命令的结果 List list = ops.exec();// 执行事务 // 事务结束后，取出value1 value = (String) redisTemplate.opsForValue().get("key1"); return value; }; // 执行Redis命令 String value = (String) redisTemplate.execute(callBack); System.out.println(value); }
返回结果：
value = null
value1
3.Redis 事务回滚的两种情况
- 命令格式正确，而数据类型错误时，仅回滚数据类型错误的那条命令
127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379> set key1 value1 QUEUED 127.0.0.1:6379> set key2 value2 QUEUED 127.0.0.1:6379> incr key1 QUEUED 127.0.0.1:6379> del key2 QUEUED 127.0.0.1:6379> exec 1) OK 2) OK 3) (error) ERR value is not an integer or out of range 4) (integer) 1
- 命令格式不正确时，直接回滚所有命令
127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379> set key1 value1 QUEUED 127.0.0.1:6379> incr (error) ERR wrong number of arguments for 'incr' command 127.0.0.1:6379> set key2 value2 QUEUED 127.0.0.1:6379> exec (error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors. 127.0.0.1:6379> get key1 (nil) 127.0.0.1:6379> get key2 (nil)
4.使用 watch 命令监控事务
在 Redis 中使用 watch 命令可以决定事务是执行还是回滚。一般而言，可以在 multi 命令之前使用 watch 命令监控某些键值对，然后使用 multi 命令开启事务。当Redis 使用 exec 命令执行事务的时候，它首先会去对比被 watch 命令所监控的键值对，如果没有发生变化，那么它会执行事务队列中的命令，提交事务；如果发生变化，那么它不会执行任何事务中的命令，而去事务回滚。无论事务是否回滚，Redis都会去取消执行事务前的watch命令：
Redis 参考了多线程中使用的 CAS （比较与交换，Compare and Swap）去执行的。当一条线程去执行某些业务逻辑，但是这些业务逻辑操作的数据可能被其他线程共享了，这样会引发多线程中数据不一致的情况。为了克服这个问题，在线程开始时读取这些多线程共享的数据，并将其保存到当前线程的副本中，称为旧值（old value），watch命令就是这样的一个功能。然后，开启线程业务逻辑，由multi命令提供这个功能。在执行更新即exec命令前，比较当前线程副本保存的旧值和当前线程共享的值是否一致，如果不一致，那么该数据已经被其他线程操作过，此次更新失败，事务回滚；否则就认为它没有被其他线程操作过，就执行对应的业务逻辑。在数据高并发环境的操作中，把这样的机制称为乐观锁。
CAS 会产生 ABA 问题，而 Redis不会产生 ABA 问题。
产生ABA问题的根本原因就是仅仅只记录一个旧值，解决办法例如有Hibernate中对缓存的持久对象加入字段 version 值，每操作一次持久对象，就令version++，可以解决ABA问题。
Redis多个事务完全可以在非阻塞的多线程环境下并发执行，而且Redis的机制是不会产生ABA问题的。
例如：成功提交事务的例子：
127.0.0.1:6379> flushdb OK 127.0.0.1:6379> set key1 value1 OK 127.0.0.1:6379> watch key1 OK 127.0.0.1:6379> multi OK 127.0.0.1:6379> set key2 value2 QUEUED 127.0.0.1:6379> get key2 QUEUED 127.0.0.1:6379> exec 1) OK 2) "value2" 127.0.0.1:6379> get key1 "value1" 127.0.0.1:6379> get key2 "value2"
二、流水线（PipeLined）
当需要使用队列批量执行一系列的命令时，Pipelined可以提高系统性能。
Redis执行读/写速度非常快，但是系统的瓶颈往往是在网络通信中的时延：
为了解决这个问题，可以使用Redis的流水线，Redis的流水线是一种通信协议：
1.使用 Java API
public static void testJedisPipeline() { JedisPool pool = getPool(); Jedis jedis = pool.getResource(); long start = System.currentTimeMillis(); // 开启流水线 Pipeline pipeline = jedis.pipelined(); // 测试十万条读/写操作 for (int i = 0; i < 100000; i++) { int j = i + 1; pipeline.set("pipeline_key_" + j, "pipeline_value_" + j); pipeline.get("pipeline_key_" + j); } // pipeline.sync();// 只执行同步，不返回结果 // pipeline.syncAndReturnAll(); 将返回执行过的命令放入List列表中 List result = pipeline.syncAndReturnAll(); long end = System.currentTimeMillis(); System.err.println("耗时: " + (end - start) + "毫秒"); }
返回：耗时: 499毫秒
2.在Spring中使用流水线
public static void testPipeline() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); SessionCallback callBack = (SessionCallback) (RedisOperations ops) -> { for (int i = 0; i < 100000; i++) { int j = i + 1; ops.boundValueOps("pipeline_key_" + j).set("pipeline_value_" + j); ops.boundValueOps("pipeline_key_" + j).get(); } return null; }; long start = System.currentTimeMillis(); // 执行 Redis 的流水线命令 List resultList = redisTemplate.executePipelined(callBack); long end = System.currentTimeMillis(); System.out.println(end - start); }
返回：511
三、发布订阅
当使用银行卡消费的时候，银行往往会通过微信、短信或者邮件通知用户这笔交易的信息，这便是一种发布/订阅模式。
发布订阅模式首先需要消息源，也就是要有消息发布出来，比如银行通知。首先是银行的记账系统收到了交易的命令，交易成功后，就会把消息发送出来，订阅者就可以接收到这个消息。
发布订阅需要两点：
- 要有发送的消息渠道，让记账系统能够发送消息
- 要有订阅者订阅这个渠道的消息
1.Redis中的发布订阅
客户端1监听一个叫做chat的频道：SUBSCRIBE chat
客户端2在chat上发送消息：publish chat “hello”
此时，客户端1就收到了客户端2发送到chat上面的消息：“hello”
2.在Spring环境下使用发布订阅
（1）Spring中，接收者需要实现MessageListener接口，并实现其中的onMessage方法
package com.ssm.chapter19.redis.listener; import org.springframework.data.redis.connection.Message; import org.springframework.data.redis.connection.MessageListener; import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate; public class RedisMessageListener implements MessageListener { private RedisTemplate redisTemplate; public RedisTemplate getRedisTemplate() { return redisTemplate; } public void setRedisTemplate(RedisTemplate redisTemplate) { this.redisTemplate = redisTemplate; } @Override public void onMessage(Message message, byte[] bytes) { // 获取消息 byte[] body = message.getBody(); // 使用值反序列化其转换 String msgBody = (String) getRedisTemplate().getValueSerializer().deserialize(body); System.err.println(msgBody); // 获取频道 byte[] channel = message.getChannel(); // 使用字符串序列化器转换 String channelStr = (String) getRedisTemplate().getStringSerializer().deserialize(channel); System.err.println(channelStr); // 将频道名称的字节数组转换成字符串 String bytesStr = new String(bytes); System.err.println(bytesStr); } }
（2）在Spring 配置文件中配置这个类
<bean id="redisMsgListener" class="com.ssm.chapter19.redis.listener.RedisMessageListener"> <property name="redisTemplate" ref="redisTemplate" /> </bean>
（3）还需要配置监听容器RedisMessageListenerContainer可以用于监听Redis的发布订阅消息，指定频道名称为chat
当消息通过chat发送时，就会使用redisMsgListener进行处理。
<bean id="topicContainer" class="org.springframework.data.redis.listener.RedisMessageListenerContainer" destroy-method="destroy"> <!--Redis连接工厂 --> <property name="connectionFactory" ref="connectionFactory" /> <!--连接池，这里只要线程池生存，才能继续监听 --> <property name="taskExecutor"> <bean class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskScheduler"> <property name="poolSize" value="2" /> </bean> </property> <!--消息监听Map --> <property name="messageListeners"> <map> <!--配置监听者，key-ref和bean id定义一致 --> <entry key-ref="redisMsgListener"> <!--监听类 --> <bean class="org.springframework.data.redis.listener.ChannelTopic"> <constructor-arg value="chat" /> </bean> </entry> </map> </property> </bean>
（4）测试：执行下面的方法后，控制台输出结果为：
public static void testPubSub() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); String channel = "chat"; redisTemplate.convertAndSend(channel, "I am lazy!!"); }
控制台输出结果为：
I am lazy!!
chat
chat
四、超时命令
对于Redis而言，del命令可以删除一些键值对，所以Redis比Java虚拟机更加灵活，与此同时，当内存运行空间满了之后，还可以按照回收机制自动回收一些键值对。
但是，当垃圾进行回收的时候，又有可能执行回收而引发系统停顿，因此选择适当的回收机制和时间将有利于系统性能的提高。
Redis可以给对应的键值设置超时：
1.在Redis中测试超时命令
127.0.0.1:6379> set key1 value1 OK 127.0.0.1:6379> get key1 "value1" 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) -1 127.0.0.1:6379> expire key1 120 (integer) 1 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) 112 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) 110 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) 110 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) 108 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) 65 127.0.0.1:6379> persist key1 (integer) 1 127.0.0.1:6379> persist key1 (integer) 0 127.0.0.1:6379> ttl key1 (integer) -1
2.在Spring中使用超时命令
public static void testExpire() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); redisTemplate.execute((RedisOperations ops) -> { ops.boundValueOps("key1").set("value1"); String keyValue = (String) ops.boundValueOps("key1").get(); Long expSecond = ops.getExpire("key1"); System.err.println(expSecond); boolean b = false; b = ops.expire("key1", 120L, TimeUnit.SECONDS); b = ops.persist("key1"); Long l = 0L; l = ops.getExpire("key1"); Long now = System.currentTimeMillis(); Date date = new Date(); date.setTime(now + 120000); ops.expireAt("key", date); return null; }); }
3.问题：如果key超时了，Redis 会回收key的存储空间吗？
不会。Redis的key超时不会被其自动回收，它只会标识哪些键值对超时了。
这样做的好处是，如果一个很大的键值对超时，必须一个列表或者哈希结构，存在数以百万个元素，要对其回收需要很长时间。如果采用超时回收，则可能产生系统停顿。坏处也很明显，就是超时的键值对会浪费比较多的空间。
Redis 提供两种方式回收超时键值对：
- 定时回收：在确定的某个时间触发一段代码，回收超时的键值对。定时回收可以完全回收那些超时的键值对，但是缺点也很明显，如果这些键值对比较多，则Redis需要运行较长的时间，从而导致停顿。一般会选择在没有业务发生的时刻触发Redis的定时回收，以便清理超时的键值对。
- 惰性回收：当一个超时的键，被再次用get命令访问时，将触发Redis将其从内存中情况。优势是可以指定回收超时的键值对，缺点是要执行一个get操作，或者在某些时候，难以判断哪些键值对已经超时。
五、使用Lua语言
Redis 命令的计算能力不算很强大，而使用Lua语言则在很大程度上弥补了 Redis 这个不足。只是在 Redis中，执行 Lua 语言是原子性的，也就是Redis执行Lua的时候是不会被中断的。
Redis支持阆中方式运行Lua，一种是直接输入；另外一种是将 Lua 语言编写成文件。
1.执行输入Lua程序代码
eval lua-script key-num [key1 key2 key3 ...] [value1 value2 value3 ...] eval：执行Lua语言的命令 Lua-script：代表Lua语言脚本 key-num：代表参数中有多少个key，没有为0 [key1 key2 key3 ...]：以key为参数 [value1 value2 value3 ...]：将这些参数传递给Lua
例如：
127.0.0.1:6379> eval "return 'hello java'" 0
"hello java"
127.0.0.1:6379> eval "redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])" 1 lua-key lua-value
(nil)
127.0.0.1:6379> get lua-key
"lua-value"
有时可能需要多次执行同一段脚本，在Redis中脚本会通过SHA-1签名算法加密脚本，返回一个标识字符串，可以通过这个字符串执行加密后的脚本。这样的好处是，如果脚本很长，从客户端传输可能需要很长的时间，那么使用标识字符串，则只需要传递32位字符串即可，这样可以提高传输的效率，从而提高性能。
127.0.0.1:6379> script load "redis.call('set',KEYS[1],ARGV[1])"
"7cfb4342127e7ab3d63ac05e0d3615fd50b45b06"
127.0.0.1:6379> evalsha 7cfb4342127e7ab3d63ac05e0d3615fd50b45b06 1 sha-key sha-value
(nil)
127.0.0.1:6379> get sha-key
"sha-value"
2.在Spring 中使用 Lua 脚本存储简单字符串
public static void testLuaScript() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); Jedis jedis = (Jedis) redisTemplate.getConnectionFactory().getConnection().getNativeConnection(); // 执行简单的脚本 String helloJava = (String) jedis.eval("return 'hello java'"); System.out.println(helloJava); // 执行带参数的脚本 jedis.eval("redis.call('set',KEYS[1], ARGV[1])", 1, "lua-key", "lua-value"); String luaKey = (String) jedis.get("lua-key"); System.out.println(luaKey); // 缓存脚本，返回SHA1签名标识字符串 String sha1 = jedis.scriptLoad("redis.call('set',KEYS[1], ARGV[1])"); // 执行脚本 jedis.evalsha(sha1, 1, new String[] { "sha-key", "sha-val" }); // 获取执行脚本后的数据 String shaVal = jedis.get("sha-key"); System.out.println(shaVal); // �关闭连接 jedis.close(); }
3.在Spring中使用Lua脚本存储对象
Spring 提供了 RedisScript 接口和一个实现类 DefaultRedisScript ，通过这个对象就可以通过Lua脚本操作对象。
public static void testRedisScript() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); // 定义默认脚本封装类 DefaultRedisScript<Role> redisScript = new DefaultRedisScript<Role>(); // 设置脚本 redisScript.setScriptText("redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1]) return redis.call('get', KEYS[1])"); // 定义操作的key列表 List<String> keyList = new ArrayList<String>(); keyList.add("role1"); // 需要序列化保存和读取的对象 Role role = new Role(); role.setId(1L); role.setRoleName("role_name_1"); role.setNote("note_1"); // 获得标识字符串 String sha1 = redisScript.getSha1(); System.out.println(sha1); // 设置返回结果类型为Role类型 redisScript.setResultType(Role.class); // 使用JdkSerializationRedisSerializer进行序列化 JdkSerializationRedisSerializer serializer = new JdkSerializationRedisSerializer(); // 执行脚本 // DefaultRedisScript接口对象，参数序列化器，结果序列化器，key列表，参数列表 Role obj = (Role) redisTemplate.execute(redisScript, serializer, serializer, keyList, role); // 打印返回结果 System.out.println(obj.getId()); }
返回：
731429de653665577edb661a6741c4083e103b77
1
4.执行Lua文件
新建Lua文件test.lua
redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])
redis.call('set', KEYS[2], ARGV[2])
local n1 = tonumber(redis.call('get', KEYS[1]))
local n2 = tonumber(redis.call('get', KEYS[2]))
if n1 > n2 then
return 1
end
if n1 == n2 then
return 0
end
if n1 < n2 then
return 2
end
在命令行输入 redis-cli --eval test.lua key1 key2 , 2 4 会返回：2
在 Spring 中，只能通过evalsha的方式执行Lua文件，例如：
public static void testLuaFile() { ApplicationContext applicationContext = new ClassPathXmlApplicationContext("applicationContext.xml"); RedisTemplate redisTemplate = applicationContext.getBean(RedisTemplate.class); // 读入文件流 File file = new File("D:\BaiduNetdiskDownload\ssm\Chapter19\src\test.lua"); byte[] bytes = getFileToByte(file); Jedis jedis = (Jedis) redisTemplate.getConnectionFactory().getConnection().getNativeConnection(); // 发送二进制文件给Redis服务器，得到标识数组 byte[] sha1 = jedis.scriptLoad(bytes); // 传递参数，执行Lua文件 Object obj = jedis.evalsha(sha1, 2, "key1".getBytes(), "key2".getBytes(), "2".getBytes(), "4".getBytes()); System.out.println(obj); } /** * 把文件转化为二进制数组 * * @param file * * @return 二进制数组 */ public static byte[] getFileToByte(File file) { byte[] by = new byte[(int) file.length()]; try { InputStream is = new FileInputStream(file); ByteArrayOutputStream bytestream = new ByteArrayOutputStream(); byte[] bb = new byte[2048]; int ch; ch = is.read(bb); while (ch != -1) { bytestream.write(bb, 0, ch); ch = is.read(bb); } by = bytestream.toByteArray(); } catch (Exception ex) { ex.printStackTrace(); } return by; }
六、在Spring中使用 Redis 哨兵模式
1.配置文件
主服务器192.168.11.128，两个从服务器192.168.11.129、192.168.11.130。
然后在三台机器上分别启动哨兵服务。
<?xml version='1.0' encoding='UTF-8' ?> <beans xmlns="http://www.springframework.org/schema/beans" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xsi:schemaLocation="http://www.springframework.org/schema/beans http://www.springframework.org/schema/beans/spring-beans-4.0.xsd"> <!--配置Redis连接池 --> <bean id="poolConfig" class="redis.clients.jedis.JedisPoolConfig"> <property name="maxIdle" value="50" /> <!--最大空闲数 --> <property name="maxTotal" value="100" /> <!--最大连接数 --> <property name="maxWaitMillis" value="3000" /> <!--最大等待时间3s --> </bean> <!--jdk序列化器，可保存对象 --> <bean id="jdkSerializationRedisSerializer" class="org.springframework.data.redis.serializer.JdkSerializationRedisSerializer" /> <!--String序列化器 --> <bean id="stringRedisSerializer" class="org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer" /> <!--哨兵配置 --> <bean id="sentinelConfig" class="org.springframework.data.redis.connection.RedisSentinelConfiguration"> <!--服务名称 --> <property name="master"> <bean class="org.springframework.data.redis.connection.RedisNode"> <property name="name" value="mymaster" /> </bean> </property> <!--哨兵服务IP和端口 --> <property name="sentinels"> <set> <bean class="org.springframework.data.redis.connection.RedisNode"> <constructor-arg name="host" value="192.168.11.128" /> <constructor-arg name="port" value="26379" /> </bean> <bean class="org.springframework.data.redis.connection.RedisNode"> <constructor-arg name="host" value="192.168.11.129" /> <constructor-arg name="port" value="26379" /> </bean> <bean class="org.springframework.data.redis.connection.RedisNode"> <constructor-arg name="host" value="192.168.11.130" /> <constructor-arg name="port" value="26379" /> </bean> </set> </property> </bean> <!--连接池设置 --> <bean id="connectionFactory" class="org.springframework.data.redis.connection.jedis.JedisConnectionFactory"> <constructor-arg name="sentinelConfig" ref="sentinelConfig" /> <constructor-arg name="poolConfig" ref="poolConfig" /> <property name="password" value="abcdefg" /> </bean> <!--配置RedisTemplate --> <bean id="redisTemplate" class="org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate"> <property name="connectionFactory" ref="connectionFactory" /> <property name="keySerializer" ref="stringRedisSerializer" /> <property name="defaultSerializer" ref="stringRedisSerializer" /> <property name="valueSerializer" ref="jdkSerializationRedisSerializer" /> </bean> </beans>
2.验证哨兵模式
关闭192.168.11.128主服务其上的Redis服务，然后3分钟后，哨兵会进行投票切换新的主机，然后执行下面的方法。
public static void testSpringSentinel() { ApplicationContext ctx = new ClassPathXmlApplicationContext("com/ssm/chapter20/config/spring-cfg.xml"); RedisTemplate redisTemplate = ctx.getBean(RedisTemplate.class); String retVal = (String) redisTemplate.execute((RedisOperations ops) -> { ops.boundValueOps("mykey").set("myvalue"); String value = (String) ops.boundValueOps("mykey").get(); return value; }); System.out.println(retVal); }
七、Spring 缓存机制和Redis的结合