Redis 学习笔记

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刷完了一遍视频,敲了大部分代码,但感觉还是很多记不住没理解到位,于是写一篇笔记回顾一下自己学习的东西,顺便查缺补漏

底层原理加高级应用

redis基础认识与使用

redis初步认识

redis是一个非关系型数据库,NoSQL型,采用键值对的形式存储数据,是一种基于内存的高效数据库

既然已经有了mysql,postgresql等数据库,为什么还需要redis

redis基于内存的机制,以及优秀编码,其存取数据比mysql快很多,性能高,可以用于缓存用户数据,合理使用redis可以提升用户体验,极大缓解数据库压力

例如像验证码这类的临时数据,如果每发一次验证码都存入数据库,那么在高并发场景下,数据库的请求压力暴增,不利于用户体验和维护,这种情况下就必须借助redis这样的数据库,高效优雅的缓存处理

redis特点:

键值对(key-value)型数据库,value支持多种数据结构,功能强大
单线程:单个命令天然具备隔离性,但无法保证原子性事务回滚
高性能:基于内存,编码优秀,极致优化
无事务(ACID):原子性无法保证,无一致性,隔离性需要通过锁编码控制,可持久化数据但没有sql型数据库便捷
支持主从集群, 分片集群等多实例部署

Atomicity原子性	事务提交是不可再分的,要么全部失败回滚,要么全部成功,不存在成功一半的情况
Consistency一致性	事务执行前后的状态遵循数据结构定义的约束
Isolation隔离性	多个线程并发时,事务具有隔离,通过锁或者多版本控制互斥,互不干扰
Durability持久性	事务一旦提交成功,对数据库的修改时永久的,系统崩溃或者断电也不会丢失

安装并使用redis

redis服务下载地址:

访问redis非官方windows下载
zip版本7.2带service的123网盘zip版本

redis图形化管理工具resp下载地址:

切换到安装目录下,以管理员身份终端执行以下命令运行和启动redis

# 前台运行并将数据持久化保存到D:\RedisData 
RedisService.exe run --foreground --port 6379 --dir D:\RedisData 

# 切换到安装目录执行,安装为 Windows 服务,并将数据持久化保存到D:\RedisData
.\RedisService.exe install -c .\redis.conf --dir D:\RedisData --port 6379
# 启动redis
net start Redis

# 卸载服务
RedisService.exe uninstall

redis或者mysql都可以,用compose可一次性配置多个服务,方便管理

创建docker-compose.yml文件,将以下代码复制进去,并切换到当前文件目录cmd执行 docker compose up -d

# 注意：新版 Docker Compose 已不再需要 version 字段，直接以 services 开头即可
# 如果保留 version 会触发警告，建议删除。
version: '3.8'

services:
  # ===================== Redis 服务 =====================
  redis-server:
    # 使用轻量级 Alpine 版本，体积小，适合生产
    image: redis:7.2.4-alpine
    # 容器名称，便于管理
    container_name: my-redis
    # 重启策略：除非手动停止，否则总是重启
    restart: unless-stopped

    # 端口映射：宿主机端口 : 容器内端口
    # 注意：如果宿主机 6379 已被占用，可修改左侧端口（如 6380）
    ports:
      - "6380:6379"

    # 数据卷挂载：持久化数据到宿主机 ./redis-data 目录
    # 这样即使容器删除，数据也不会丢失
    volumes:
      - ./redis-data:/data

    # 启动命令：直接通过参数开启 AOF 持久化并设置密码
    command: redis-server --appendonly yes --requirepass 123456

    # 资源限制（单机版 docker compose up 生效）
    cpus: '0.5'          # 限制最多使用 0.5 个 CPU 核心
    mem_limit: 256m      # 限制最大内存 256 MB

    # 环境变量（设置时区）
    environment:
      - TZ=Asia/Shanghai

    # ---------- 可选扩展：挂载自定义配置文件 ----------
    # 如果需要在 redis.conf 中精细调优，请取消以下注释：
    # volumes:
    #   - ./redis-data:/data
    #   - ./redis.conf:/usr/local/etc/redis/redis.conf
    # command: redis-server /usr/local/etc/redis/redis.conf

  # ===================== MySQL 服务 =====================
  mysql:
    # 使用官方 MySQL 8.0 镜像（稳定版）
    image: mysql:8.0
    container_name: my-mysql
    restart: unless-stopped

    # 端口映射：宿主机 3308 -> 容器 3306（避免本机 3306 被占用）
    ports:
      - "3308:3306"

    # ---------- 环境变量（极易出错，务必注意） ----------
    environment:
      # 【必填】root 用户的密码，只能用这个变量设置
      MYSQL_ROOT_PASSWORD: 123456   # 生产环境请改为强密码

      # 【可选】容器启动时自动创建的数据库名称
      MYSQL_DATABASE: myapp

      # 【！！！警告！！！】MYSQL_USER 用于创建普通用户，绝对不能填 "root"
      # 如果需要普通用户，请取消下面两行注释，并改为其他名字（如 app_user）
      # MYSQL_USER: app_user
      # MYSQL_PASSWORD: app_password

      # 设置时区
      TZ: Asia/Shanghai

    # 数据卷挂载：数据库文件持久化到 ./mysql-data
    volumes:
      - ./mysql-data:/var/lib/mysql
      # 如果需要挂载自定义 my.cnf，可取消下面注释
      # - ./conf/my.cnf:/etc/mysql/conf.d/my.cnf
      # 如果需要初始化脚本（首次启动自动执行 .sql），可取消注释
      # - ./init-scripts:/docker-entrypoint-initdb.d

    # 启动参数：设置字符集为 utf8mb4（支持 emoji），开启 binlog（可选）
    command: --character-set-server=utf8mb4 --collation-server=utf8mb4_unicode_ci

    # 资源限制
    cpus: '0.5'          # 限制 0.5 核
    mem_limit: 512m      # 限制内存 512 MB（如果 MySQL 内存不足，可酌情增加）

执行完毕后如图所示:

命令行成功界面

最终产生的文件目录:

mysql-data:mysql的数据将会持久化的保存到这里
redis-data:如果开启了rdb,或者aof持久化,数据将会保存到这里

redis实战运用

java准备工作

一般来说直接用spring官方分装好的StringRedisTemp,先引入依赖

<!-- Spring Data Redis 依赖（核心） -->
   <dependency>
       <groupId>org.springframework.boot</groupId>
       <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
   </dependency>

配置 Redis 连接（application.yml）

spring:
  redis:
    # Redis 服务器地址（如果是 Docker 部署在本地，写 localhost）
    host: localhost
    # 端口号
    port: 6380
    # 密码
    password: 123456
    # 连接超时时间（毫秒）
    timeout: 3000ms
    # 连接池配置（生产环境建议开启）
    lettuce:
      pool:
        max-active: 8      # 最大活跃连接数
        max-idle: 8        # 最大空闲连接数
        min-idle: 0        # 最小空闲连接数
        max-wait: -1ms     # 连接等待超时时间（-1 表示无限等待）

缓存数据

引入redis后,我们可以让用户查询数据库后把数据缓存到redis,下一次用户再次查询时,就先去redis查询缓存,如果命中缓存直接返回,这样能提高响应速度,降低数据库压力

redis缓存数据流程图

从这个流程图可以看出几点问题:

如果一直都是往redis缓存数据而不删除数据,那么redis内存也会爆满,所以应该合理设置过期时间,redis会自动删除过期数据
设置了过期时间,如果每个key的过期时间一致,那么会导致大量数据需要到数据库更新,同样会导致大量请求打到数据库
请求数据库不存在的数据,请求会直接打到数据库,并且之后的请求依然会打到数据库

使用redis缓存数据,必须要考虑几个问题

缓存穿透:重复请求数据库中不存在的数据,每一次请求直接打到数据库
缓存击穿:热点key同时过期,导致大量数据请求更新,数据库高请求过多请求长时间等待,最终资源耗尽
缓存雪崩:由于缓存击穿导致的其他服务长时间等待,接连耗尽整体系统资源导致崩溃

缓存雪崩问题解决方案

缓存雪崩是大量的key同时失效,或者redis宕机,导致大量请求直达数据库,造成数据库压力过大

解决方法:

给不同的key设置TTL+随机值
redis多实例部署,集群或者哨兵模式
添加降级限流策略
添加多级缓存,避免直达数据库

缓存穿透问题

既然缓存穿透是因为一直请求不存在的数据导致直接打到数据库,那么有两种方案,一种是源头上杜绝请求不存在的数据,一种是缓存空值并返回

布隆过滤器
redis缓存空值

redis缓存空值:

缓存空值解决缓存穿透

布隆过滤器:后续再学习,未完待续…

缓存击穿问题

缓存击穿说的是热点key过期,导致大量更新请求数据库,最终造成数据库压力过大

解决方法:

互斥锁
逻辑过期

缓存击穿解决方案	优点	缺点
互斥锁	一致性简单内存占用小	单线程性能低进程互相等待容易发生死锁
逻辑过期	高可用性进程无等待性能好	数据可能不一致缓存不过期占用内存大实现复杂