SpringBoot整合Redis实现分布式缓存、分布式锁等，实战分享！

网友投稿 1027 2023-04-17

SpringBoot整合Redis实现分布式缓存、分布式锁等，实战分享！

SpringBoot整合Redis实现分布式缓存、分布式锁等，实战分享！

​一、摘要

在前几篇文章中，我们详细介绍了 redis 的一些功能特性以及主流的 java 客户端 api 使用方法。

在当前流行的微服务以及分布式集群环境下，Redis 的使用场景可以说非常的广泛，能解决集群环境下系统中遇到的不少技术问题，在此列举几个使用 redis 经常用到的功能！

分布式缓存：在分布式的集群架构中，将缓存存储在内存中会出现很多的问题，比如用户回话信息，因为这部分信息需要与其他机器共享，此时利用 Redis 可以很好的解决机器之间数据共享的问题，缓存也是 Redis 中使用最多的场景分布式锁：在高并发的情况下，我们需要一个锁来防止并发带来的脏数据，Java 自带的锁机制显然对进程间的并发并不好使，此时利用 Redis 的单线程特性，实现分布式锁控制接口限流：在集群环境下，可以利用 redis 的分布式自增ID功能，精准的统计每个接口在指定时间内的请求次数，利用这个特性，可以定向限制某个接口恶意频刷

当然 Redis 的使用场景并不仅仅只有这么多，还有很多未列出的场景，如发布/订阅，分布锁集合等。

现实中我们大部分的微服务项目，都是基于 SpringBoot 框架进行快速开发，在  SpringBoot 项目中我们应该如何使用 Redis 呢？

代码实践如下！

二、代码实践

2.1、添加 redis 相关依赖包

实际上，在 SpringBoot 项目中，使用redis非常简单，开发者只需要在项目中添加如下的依赖即可！

org.springframework.boot spring-boot-starter-data-redis

在之前的 redis 系列文章中，我们知道官方推荐的 java 版本的 redis 客户端，一共有三个，分别是Jedis、Lettuce和Redisson​，其中大部分场景下，使用Jedis​或者Lettuce就足够了。

在 SpringBoot 1.x 版本里面，spring-boot-starter-data-redis​默认集成的客户端是Jedis​；从 SpringBoot 2.x 开始，spring-boot-starter-data-redis​默认集成的客户端是Lettuce。

以springBoot-2.1.0​版本为例，我们打开spring-boot-starter-data-redis依赖配置，核心配置如下！

可以很清晰的看到，spring-boot-starter-data-redis​默认集成的客户端是Lettuce。

2.2、配置 redis 相关连接信息

依赖包添加完成之后，我们还需要在application.properties全局配置文件中，添加相关的 redis 配置信息。

# Redis数据库索引（默认为0）spring.redis.database=0# Redis服务器地址spring.redis.host=127.0.0.1# Redis服务器连接端口spring.redis.port=6379# Redis服务器连接密码（默认为空）spring.redis.password=# 连接池最大连接数（使用负值表示没有限制） 默认 8spring.redis.lettuce.pool.max-active=8# 连接池最大阻塞等待时间（使用负值表示没有限制） 默认 -1spring.redis.lettuce.pool.max-wait=-1# 连接池中的最大空闲连接 默认 8spring.redis.lettuce.pool.max-idle=8# 连接池中的最小空闲连接 默认 0spring.redis.lettuce.pool.min-idle=0

最后，我们来跑一个最简单的单元测试，看看是否能联通（确保 redis 的服务端已经启动）。

@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Testpublic void test() throws Exception { String uuid = UUID.randomUUID().toString(); stringRedisTemplate.opsForValue().set(uuid, uuid, 60, TimeUnit.SECONDS); System.out.println(stringRedisTemplate.opsForValue().get(uuid));}

如果控制台输出正常，说明基本配置已经完成，如果有错误，看错误信息然后依次排查！

2.3、重新配置 RedisTemplate 的序列化策略

SpringBoot 为我们提供了一个高度封装的RedisTemplate​类来操作redis​的各个命令，开发者无需关心具体的客户端 api 问题，通过RedisTemplate​提供的方法，就可以操作redis，方便开发者可以无成本替换 java 客户端。

当我们存储对象的时候，RedisTemplate默认采用的是 Jdk 提供的序列化工具库，该工具有个要求，缓存的对象必须显式实现序列化接口，才能保存。

通常情况下，我们会自定义RedisTemplate​的序列化策略，采用Jackson​将对象转成json​，查询的时候将json转成对象。

具体实现如下：

@Configurationpublic class RedisTemplateConfig { /** * 默认是JDK的序列化策略，这里配置redisTemplate采用的是Jackson2JsonRedisSerializer的序列化策略 * @param factory * @return */ @Bean public RedisTemplate redisTemplate(RedisConnectionFactory 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); // 使用Jackson序列号对象 ObjectMapper objectMapper = 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 objectMapper.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等会抛出异常 objectMapper.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL); jacksonSeial.setObjectMapper(objectMapper); // 使用RedisTemplate对象 RedisTemplate template = new RedisTemplate<>(); // 配置连接工厂 template.setConnectionFactory(factory); // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值 template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer()); // 值采用json序列化 template.setValueSerializer(jacksonSeial); // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的hash-key值 template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer()); // 值采用json序列化 template.setHashValueSerializer(jacksonSeial); //执行后续方法 template.afterPropertiesSet(); return template; }}

2.4、RedisTemplate 使用介绍

我们知道，redis 提供的数据结构很丰富，支持字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等数据类型的存储，RedisTemplate对这五种数据结构分别定义了不同的操作类，具体如下：

ValueOperations​：操作最简单的K-V数据ListOperations​：操作list类型的数据HashOperations​：操作hash类型的数据SetOperations​：操作set类型的数据ZSetOperations​：操作zset类型的数据

相关的 api 操作如下！

2.4.1、操作字符串的 api

2.4.2、操作对象的 api

public class UserVo { private String email; private String name; public String getEmail(){ return email; } public void setEmail(String email){ this.email = email; } public String getName(){ return name; } public void setName(String name){ this.name = name; } public UserVo(String email, String name){ this.email = email; this.name = name; } public UserVo(){ } @Override public String toString(){ return "UserVo{" + "email='" + email + '\'' + ", name='" + name + '\'' + '}'; }}

2.4.3、操作列表的 api

2.4.4、操作哈希的 api

@Autowiredprivate RedisTemplate redisTemplate;@Testpublic void test() throws Exception { // 向hash中添加数据 HashOperations operations = redisTemplate.opsForHash(); //Hash 中新增元素。 operations.put("score", "张三", 2); operations.put("score", "里斯", 1); operations.put("score", "王五", 3); operations.put("score", "赵六", 4); Boolean hasKey = operations.hasKey("score", "张三"); System.out.println("检查是否存在【score】【张三】：" + hasKey); Integer value = operations.get("score", "张三"); System.out.println("获取【score】【张三】的值：" + value); Set keys = operations.keys("score"); System.out.println("获取hash表【score】所有的key集合：" + JacksonUtils.toJson(keys)); List values = operations.values("score"); System.out.println("获取hash表【score】所有的value集合：" + JacksonUtils.toJson(values)); Map map = operations.entries("score"); System.out.println("获取hash表【score】下的map数据：" + JacksonUtils.toJson(map)); Long delete = operations.delete("score", "里斯"); System.out.println("删除【score】中key为【里斯】的数据：" + delete); Boolean result = redisTemplate.delete("score"); System.out.println("删除整个key：" + result);}

2.4.5、操作集合的 api

@Autowiredprivate RedisTemplate redisTemplate;@Testpublic void test() throws Exception { // 向集合中添加数据 SetOperations operations = redisTemplate.opsForSet(); //向集合中添加元素,set元素具有唯一性 operations.add("city", "北京","上海", "广州", "深圳", "武汉"); Long size = operations.size("city"); System.out.println("获取集合总数：" + size); //判断是否是集合中的元素 Boolean isMember = operations.isMember("city", "广州"); System.out.println("检查集合中是否存在指定元素：" + isMember); Set cityNames = operations.members("city"); System.out.println("获取集合所有元素：" + JacksonUtils.toJson(cityNames)); Long remove = operations.remove("city", "广州"); System.out.println("删除指定元素结果：" + remove); //移除并返回集合中的一个随机元素 String cityName = operations.pop("city"); System.out.println("移除并返回集合中的一个随机元素：" + cityName);}

2.4.6、操作有序集合的 api

@Autowiredprivate RedisTemplate redisTemplate;@Testpublic void test() throws Exception { // 向有序集合中添加数据 ZSetOperations operations = redisTemplate.opsForZSet(); //向有序集合中添加元素,set元素具有唯一性 operations.add("cityName", "北京", 100); operations.add("cityName", "上海", 95); operations.add("cityName", "广州", 75); operations.add("cityName", "深圳", 85); operations.add("cityName", "武汉", 70); //获取变量指定区间的元素。0, -1表示全部 Set ranges = operations.range("cityName", 0, -1); System.out.println("获取有序集合所有元素：" + JacksonUtils.toJson(ranges)); Set byScores = operations.rangeByScore("cityName", 85, 100); System.out.println("获取有序集合所有元素（按分数从小到大）："+ JacksonUtils.toJson(byScores)); Long zCard = operations.zCard("cityName"); System.out.println("获取有序集合成员数: " + zCard); Long remove = operations.remove("cityName", "武汉"); System.out.println("删除某个成员数结果: " + remove);}

2.4.7、操作分布锁相关的 api

@Autowiredprivate StringRedisTemplate stringRedisTemplate;@Testpublic void test(){ //分布式自增ID for (int i = 0; i < 10; i++) { Long incrementId = stringRedisTemplate.opsForValue().increment("orderId"); //设置2秒后自动过期 stringRedisTemplate.expire("orderId", 2, TimeUnit.SECONDS); System.out.println("orderId当前值：" + incrementId); } //分布式加锁，5秒自动过期 boolean lock = lock("LOCK", "test", 5L); System.out.println("加锁结果：" + lock); boolean unlock = releaseLock("LOCK", "test"); System.out.println("解锁结果：" + unlock);}/** * 直接加锁 * @param key * @param value * @param expire * @return */public boolean lock(String key,String value, Long expire){ String luaScript = "if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) else return 0 end"; RedisScript redisScript = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Long.class); Long result = stringRedisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key), value, String.valueOf(expire)); return result.equals(Long.valueOf(1));}/** * 释放锁 * @param key * @param value * @return */public boolean releaseLock(String key,String value){ String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; RedisScript redisScript = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Long.class); Long result = stringRedisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key),value); return result.equals(Long.valueOf(1));}

2.5、如果要换成 jedis，如果更换？

从 SpringBoot 2.x 开始，spring-boot-starter-data-redis​默认集成的客户端是Lettuce​，但是有的项目使用了Jedis依赖包相关的代码，如何无缝替换呢？

在pom.xml​文件中，添加Jedis依赖包，排除相关的包即可，示例代码如下：

最后，在application.properties​中，添加jedis相关配置，内容如下：

# Redis数据库索引（默认为0）spring.redis.database=1# Redis服务器地址spring.redis.host=127.0.0.1# Redis服务器连接端口spring.redis.port=6379# Redis服务器连接密码（默认为空）spring.redis.password=# Redis服务器连接超时配置spring.redis.timeout=1000# 连接池配置spring.redis.jedis.pool.max-active=8spring.redis.jedis.pool.max-wait=1000spring.redis.jedis.pool.max-idle=8spring.redis.jedis.pool.min-idle=0spring.redis.jedis.pool.time-between-eviction-runs=100

2.6、手动封装一个分布式锁实现类

默认情况下，无论是Jedis​还是Lettuce​，都没有为我们提供redis​分布式锁的实现，因此我们自己进行封装，当然你也可以直接添加Redisson包，里面也提供了分布式锁实现的相关 API。

如果当前 redis 是单机环境，或者哨兵模式，我们完全可以自行封装一个分布式锁实现类，具体代码如下：

import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;import org.springframework.data.redis.core.script.DefaultRedisScript;import org.springframework.data.redis.core.script.RedisScript;import org.springframework.stereotype.Component;import java.time.Duration;import java.util.Collections;/** * redis分布式锁服务类 * 采用LUA脚本实现，保证加锁、解锁操作原子性 */@Componentpublic class RedisLockService { /** * 分布式锁过期时间，单位秒 */ private static final Long DEFAULT_LOCK_EXPIRE_TIME = 60L; @Autowired private StringRedisTemplate stringRedisTemplate; /** * 尝试在指定时间内加锁 * @param key * @param value * @param timeout 锁等待时间 * @return */ public boolean tryLock(String key,String value, Duration timeout){ long waitMills = timeout.toMillis(); long currentTimeMillis = System.currentTimeMillis(); do { boolean lock = lock(key, value, DEFAULT_LOCK_EXPIRE_TIME); if (lock) { return true; } try { Thread.sleep(1L); } catch (InterruptedException e) { Thread.interrupted(); } } while (System.currentTimeMillis() < currentTimeMillis + waitMills); return false; } /** * 直接加锁 * @param key * @param value * @param expire * @return */ public boolean lock(String key,String value, Long expire){ String luaScript = "if redis.call('setnx', KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then return redis.call('expire', KEYS[1], ARGV[2]) else return 0 end"; RedisScript redisScript = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Long.class); Long result = stringRedisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key), value, String.valueOf(expire)); return result.equals(Long.valueOf(1)); } /** * 释放锁 * @param key * @param value * @return */ public boolean releaseLock(String key,String value){ String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end"; RedisScript redisScript = new DefaultRedisScript<>(luaScript, Long.class); Long result = stringRedisTemplate.execute(redisScript, Collections.singletonList(key),value); return result.equals(Long.valueOf(1)); }}

三、关于 key 的设计

通常情况下，我们对key​采用如下方式进行设计，以便与其他项目中的key错开，避免发生冲突！

固定前缀:项目名:数据库名:表名:字段名:具体的值

其次，无论什么时候，只要有可能就利用key​超时的优势，尽可能避免数据永久存储，因为一旦所有的key​都永久存储，大量无效的key，会服务器资源非常严重不足，甚至不可用！

四、小结

本文主要围绕在 SpringBoot 项目中，如何集成 redis 并正确使用进行了简单的分享，内容难免有缺漏，欢迎网友留言指出！

五、参考

1、博客园 - 卡斯特梅的雨伞 - springboot中RedisTemplate的使用

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标签：高并发 数据库
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