键值数据库Redis——Windows环境下载安装+命令行基本操作+Java操纵Redis

文章目录

前言
一、下载与安装（Windows环境）
- ** 检查数据库连接状态 **
- ** 查看Redis数据库信息 **
二、Redis五种数据结构与基本操作
- 获取所有的key——keys *
- 清空所有的key——flushall
- 2.1 字符串操作
- 2.2 散列操作
- 2.3 列表操作
- 2.4 集合操作
- 2.5 位图操作
三、Java操纵Redis
- ** Jedis **
- 3.1 字符串操作
- - 3.1.1 获取Redis连接
  - 3.1.2 赋值与取值
  - 3.1.3 截取与追加
  - 3.1.4 设置过期时间
- 3.2 散列操作
- - 3.2.1 赋值与取值
  - 3.2.2 递增递减操作
  - 3.2.3 获取所有键和值
- 3.3 列表操作
- - 3.3.1 存取数据
  - 3.3.2 获取指定位置元素
  - 3.3.3 删除指定元素
- 3.4 集合操作
- - 3.4.1 存取数据
  - 3.4.2 集合运算
四、完整代码
- 4.1 工具类——RedisUtil
- 4.2 测试类——RedisUtilTest

前言

善始者繁多，克终者盖寡。

按照存储类型进行划分，Redis属于键值数据库的一种，其他常见的数据库如下图所示。Redis是基于内存的数据库，所有在数据读写方面它比mysql、mongodb等数据库要快，当数据库中数据量足够巨大时，系统的性能也会受到影响，所以通常情况下Redis数据库中的键都会有一个过期时间（Time To Live），与之相对的为了让数据更长久的保存下来，Redis需要进行数据持久化操作，具体来说有RDB和AOF两种方式，RDB是Redis默认持久化方式，可以理解为定期持久化，AOF类似于实时持久化。因为Redis数据库的数据读写速度快，所有它常常被用在缓存、计数器（秒杀功能）、消息队列上。
在这里插入图片描述

一、下载与安装（Windows环境）

Windows环境下下载Redis主要有两种渠道：官方下载和社区下载。推荐使用社区下载！！！

Redis官方发布的Linux和其他平台的Redis最新版本为7.2，但是！Windows版本还停留在3.x版本，据说官方已不再更新和维护Windows版本，也就是从官方渠道只能下载3.x的Windos版Redis。

第三方开发团队提供了更新的Windows版Redis，目前最新版本为5.0.14.1。

Windows版的Redis文件结构非常简单，将压缩包解压后可得到下图文件。

在这里插入图片描述

各程序功能描述如下图所示。使用Redis的第一步操作时启动Redis服务器，第二步是启动Redis客户端（默认地址和端口为127.0.0.1:6379）。

在这里插入图片描述

检查数据库连接状态

Redis服务器启动成功后会显示Reids版本、端口号、进程号、Redis配置文件地址等信息。
在这里插入图片描述

使用“ping”指令可以检查当前客户端与服务器连接情况，返回“PONG”时表明连接没有问题。

ping

在这里插入图片描述

查看Redis数据库信息

使用“info”指令可以查看当前Redis数据库服务器、客户端、内存使用情况、持久化等信息。

在这里插入图片描述

二、Redis五种数据结构与基本操作

获取所有的key——keys *

keys *
通过该指令可以用来验证指令和操作是否生效。

清空所有的key——flushall

flushall
通过该指令可以清空内存中所有的key。

2.1 字符串操作

赋值与取值
set key value [NX/UX]
get key [NX/UX]
NX：不覆盖，不存在就自动创建
XX：覆盖已存在，不存在时不会自动创建
取值后赋值
getset key value
该指令会返回原来key的值。
批量赋值和取值
mset key1 value1 key2 value2 key3 value3…
mget key1 key2 key3
判断字段是否存在
exists key
递增/递减
incr/decr key
该指令使用默认步长（1或-1）进行递增和递减
incrby/decrby key increment/decrement
该指令可指定步长
获取字符串
strlen key
该指令返回字符串长度。
getrange key start end
该指令获取指定范围的字符，可以将end设置为-1，表示获取字符串第start个到最后一个字符。
setrange key start end
该指令用于覆盖原来的字符串，从指定位置开始覆盖
append key value
删除字段
del key1 key2 key3…

2.2 散列操作

可以使用散列存储对象。

赋值与取值
hset key field value
hget key field
hsetNX：不覆盖，不存在就自动创建
hgetXX：覆盖，不存在不会自动创建
可以将key理解为对象的名字，例如car，将field理解为对象的属性，例如price、type。
批量赋值和取值
hmest key field1 value1 field2 value2
hmget key field1 field2
hgetall key
该指令获取指定散列的所有信息，包括field和value。
hkeys key
该指令获取指定散列的所有field，返回的是一个集合（因为field不能重复）。
hvals key
该指令获取指定散列的所有field，返回的是一个列表（value可以重复）。
判断字段是否存在
hexists key field
递增/递减
hincrby key field increment/decrement
hincrbyfloat key field increment/decrement
递增递减操作都可以使用递增命令实现（递减就是加上一个负数），在散列中需要指定递增递减的步长。
获取长度
hstrlen key field
该指令返回指定散列某个field的值的长度，例如car的price是500，则返回3。
hlen key
该指令返回指定散列field的个数，例如car有price、color、type、city四个field，则返回4。
删除字段
hdel key field

2.3 列表操作

Redis中的列表类似于数据结构中的双向链表实现的队列，既可以从两端取元素又可以从两端存元素，并且每个元素还有索引（序号），大大加快了获取指定索引元素的速度。

添加元素
lpush/rpush key value1 value2 value3
lpush表示从依次向左侧添加元素；rpush表示依次向右侧添加元素，序号是从左往右排序的。
设置指定位置元素
lset key index value
弹出元素
lpop/rpop key
lpop表示从左侧弹出元素；rpop表示从右侧弹出元素。
rpoplpush key1 key2
该指令表示将右侧弹出元素并添加到左侧，返回被弹出的元素。
获取列表长度
llen key
获取指定位置的元素
lindex key index
lrange key 0 -1
该指令表示获取列表所有的元素，-1表示列表的最后一个元素。

2.4 集合操作

添加元素
sadd key value1 value2 value3
集合中不会存在相同元素。
删除/移动元素
srem key value1 value2 value3
smove key1 key2 value1 value2 value3
该指令表示将集合key1中的value移动到集合key2中。
获取集合中元素个数
smembers key
scard key
判断元素是否在集合中
sismember key value
集合运算
sinter key1 key2 key3 ##交集
sunion key1 key2 key3 ##并集
sdiff key1 key2 key3 ##差集
sinterstore/sunionstore/sdiffstore store key1 key2 key3
该指令表示将key1、key2、key3集合的交、并、差操作结果存储在集合store中。

2.5 位图操作

位图是Redis中特别有意思的一种数据结构，它使用二进制数表示数据，常常用于签到次数、点击次数等应用场景中。下图显示了“A”与“a”两个字符的unicode编码和十进制数，接下来在Redis客户端中进行验证。

在这里插入图片描述

依次取出key1的前8位数值，发现前8位数值与对应unicode编码相同。

在这里插入图片描述

接着将key1的第3位值由0改为1（系统返回值为该位置原来的值），再取出key1，发现key1由“A”变成了“a”。

在这里插入图片描述

赋值和取值
setbit key index value
getbit key index
位元操作
bitcount key start end
该指令统计字符串被设置为1的bit数。
bitpos key value start end
该指令获取第一个为0或1的bit位。
bitop and/or/xor destkey key1 key2
bitop not key
上述两条指令表示与、或、异或、非位运算。

三、Java操纵Redis

Jedis

Jedis是Java开发中使用最广泛的Redis客户端库之一，它封装了大多数Redis的操作指令，让Java与Redis的交互变得容易。后续操作均借助Jedis完成。

3.1 字符串操作

3.1.1 获取Redis连接

    public static Jedis getRedisConnection(){
        Jedis jedis = new Jedis("localhost",6379);
        return jedis;
    }

3.1.2 赋值与取值

    public static void setAndGet(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost",6379);
        connection.set("hello", "redis");
        System.out.println(connection.get("hello"));
        String oldValue = connection.getSet("hello", "jedis");
        System.out.println(oldValue);
        System.out.println(connection.get("hello"));
        connection.close();
    }

3.1.3 截取与追加

    //截取字符串
    public static void subString(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.set("hello", "redis");
        System.out.println(connection.strlen("hello"));
        System.out.println(connection.getrange("hello", 1, 3));
        connection.close();
    }

    //向末尾添加字符串
    public static void appendString(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.set("hello", "redis");
        System.out.println(connection.append("hello", " 123"));
        System.out.println(connection.get("hello"));
        connection.close();
    }

3.1.4 设置过期时间

如前言中所述，Redis是一款基于内存的数据库，当数据量足够庞大时必然影响系统的运行速度，所有为“键”设置过期时间（Time To Live）十分有必要。

    //设置键的过期时间
    public static void setExpire(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.set("hello", "redis");
        //expire中传入的时间单位为“秒”
        connection.expire("hello", 1);
        try {
        	//Thread中传入的时间单位是“毫秒”
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println(connection.get("hello"));
        /*
            用于显示键的过期时间
            -1表示键存在但未设置过期时间，意味着永久存在
            -2表示键不存在
            整数n表示当前键剩余过期时间
         */
        System.out.println(connection.ttl("hello"));
        connection.close();
    }

3.2 散列操作

3.2.1 赋值与取值

    public static void setAndGetHash(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.hset("car", "color", "white");
        HashMap<String, String> carMap = new HashMap<>();
        carMap.put("brand", "BMW");
        carMap.put("price", "500");
        connection.hmset("car", carMap);
        System.out.println(connection.hgetAll("car"));
        connection.close();
    }

3.2.2 递增递减操作

    public static void incrementDecrement(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        System.out.println(connection.hgetAll("car"));
        connection.hincrBy("car", "price", 500);
        System.out.println(connection.hgetAll("car"));
        connection.close();
    }

3.2.3 获取所有键和值

    //获取所有的键和值
    public static void getAllKeysAndValues(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        Set<String> keys = connection.hkeys("car");
        for (String key : keys) {
            System.out.println(key);
        }
        List<String> values = connection.hvals("car");
        for (String value : values) {
            System.out.println(value);
        }
        connection.close();
    }

3.3 列表操作

3.3.1 存取数据

    //列表操作之存取数据
    public static void listPushAndPop(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.lpush("fruit","apple","banana");
        connection.rpush("fruit", "orange","grape", "pear");
        //获取列表fruit的长度并输出其中的内容
        while (connection.llen("fruit") > 0){
            System.out.println(connection.lpop("fruit"));
        }
        connection.close();
    }

3.3.2 获取指定位置元素

    //获取列表中指定位置的元素
    public static void getListIndex(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.rpush("fruit", "apple","banana","orange","grape","pear");
        System.out.println(connection.lindex("fruit", 1));
        //此处分隔表示和后面结果相区分
        System.out.println("*************");
        List<String> fruits = connection.lrange("fruit", 2, 4);
        for (String fruit : fruits) {
            System.out.println(fruit);
        }
        connection.close();
    }

3.3.3 删除指定元素

    //删除列表中指定元素
    public static void removeListValue(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.lpush("list","a","b","c","a","a","d");
        //从左往右删除列表中的两个a
        connection.lrem("list", 2, "a");
        //通常情况下-1表示数据结构的最后一个元素
        List<String> list = connection.lrange("list", 0, -1);
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
        connection.close();
    }

3.4 集合操作

3.4.1 存取数据

    //集合操作之存取数据
    public static void addAndRemoveValue(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.sadd("set","a","b","c","a","a","d");
        System.out.println("删除前的元素：");
        Set<String> set = connection.smembers("set");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("删除后的元素");
        connection.srem("set", "a");
        set = connection.smembers("set");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
        connection.close();
    }

3.4.2 集合运算

    //集合的运算
    public static void setOperation(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        //删除redis所有的键值对
        connection.flushAll();

        connection.sadd("fruit", "apple","tomato");
        connection.sadd("vegetable", "tomato","potato", "carrot");

        //求集合的交集
        Set<String> sinter = connection.sinter("fruit", "vegetable");
        System.out.println("交集是：");
        for (String s:sinter){
            System.out.println(s);
        }

        //求集合的并集
        Set<String> sunion = connection.sunion("fruit", "vegetable");
        System.out.println("\n并集是：");
        for (String s:sunion){
            System.out.println(s);
        }

        //求集合的差集fruit减去vegetable
        Set<String> sdiff = connection.sdiff("fruit", "vegetable");
        System.out.println("\n差集是：");
        for (String s:sdiff){
            System.out.println(s);
        }

        connection.close();
    }

四、完整代码

4.1 工具类——RedisUtil

import redis.clients.jedis.Jedis;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Set;

public class RedisUtil {
    public static void main(String[] args) {

    }

    public static Jedis getRedisConnection(){
        Jedis jedis = new Jedis("localhost",6379);
        return jedis;
    }

    //设置、获取字符串的键值
    public static void setAndGet(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost",6379);
        connection.set("hello", "redis");
        System.out.println(connection.get("hello"));
        String oldValue = connection.getSet("hello", "jedis");
        System.out.println(oldValue);
        System.out.println(connection.get("hello"));
        connection.close();
    }

    //截取字符串
    public static void subString(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.set("hello", "redis");
        System.out.println(connection.strlen("hello"));
        System.out.println(connection.getrange("hello", 1, 3));
        connection.close();
    }

    //向末尾添加字符串
    public static void appendString(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.set("hello", "redis");
        System.out.println(connection.append("hello", " 123"));
        System.out.println(connection.get("hello"));
        connection.close();
    }

    //设置键的过期时间
    public static void setExpire(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.set("hello", "redis");
        connection.expire("hello", 1);
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println(connection.get("hello"));
        /*
            用于显示键的过期时间
            -1表示键存在但未设置过期时间，意味着永久存在
            -2表示键不存在
            整数n表示当前键剩余过期时间
         */
        System.out.println(connection.ttl("hello"));
        connection.close();
    }

    //散列的赋值与取值
    public static void setAndGetHash(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.hset("car", "color", "white");
        HashMap<String, String> carMap = new HashMap<>();
        carMap.put("brand", "BMW");
        carMap.put("price", "500");
        connection.hmset("car", carMap);
        System.out.println(connection.hgetAll("car"));
        connection.close();
    }

    //递增递减操作
    public static void incrementDecrement(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        System.out.println(connection.hgetAll("car"));
        connection.hincrBy("car", "price", 500);
        System.out.println(connection.hgetAll("car"));
        connection.close();
    }

    //获取所有的键和值
    public static void getAllKeysAndValues(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        Set<String> keys = connection.hkeys("car");
        for (String key : keys) {
            System.out.println(key);
        }
        List<String> values = connection.hvals("car");
        for (String value : values) {
            System.out.println(value);
        }
        connection.close();
    }

    //列表操作之存取数据
    public static void listPushAndPop(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.lpush("fruit","apple","banana");
        connection.rpush("fruit", "orange","grape", "pear");
        //获取列表fruit的长度并输出其中的内容
        while (connection.llen("fruit") > 0){
            System.out.println(connection.lpop("fruit"));
        }
        connection.close();
    }

    //获取列表中指定位置的元素
    public static void getListIndex(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.rpush("fruit", "apple","banana","orange","grape","pear");
        System.out.println(connection.lindex("fruit", 1));
        //此处分隔表示和后面结果相区分
        System.out.println("*************");
        List<String> fruits = connection.lrange("fruit", 2, 4);
        for (String fruit : fruits) {
            System.out.println(fruit);
        }
        connection.close();
    }

    //删除列表中指定元素
    public static void removeListValue(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.lpush("list","a","b","c","a","a","d");
        //从左往右删除列表中的两个a
        connection.lrem("list", 2, "a");
        //通常情况下-1表示数据结构的最后一个元素
        List<String> list = connection.lrange("list", 0, -1);
        for (String s : list) {
            System.out.println(s);
        }
        connection.close();
    }

    //集合操作之存取数据
    public static void addAndRemoveValue(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        connection.sadd("set","a","b","c","a","a","d");
        System.out.println("删除前的元素：");
        Set<String> set = connection.smembers("set");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
        System.out.println("删除后的元素");
        connection.srem("set", "a");
        set = connection.smembers("set");
        for (String s : set) {
            System.out.println(s);
        }
        connection.close();
    }

    //集合的运算
    public static void setOperation(){
        Jedis connection = new Jedis("localhost", 6379);
        //删除redis所有的键值对
        connection.flushAll();

        connection.sadd("fruit", "apple","tomato");
        connection.sadd("vegetable", "tomato","potato", "carrot");

        //求集合的交集
        Set<String> sinter = connection.sinter("fruit", "vegetable");
        System.out.println("交集是：");
        for (String s:sinter){
            System.out.println(s);
        }

        //求集合的并集
        Set<String> sunion = connection.sunion("fruit", "vegetable");
        System.out.println("\n并集是：");
        for (String s:sunion){
            System.out.println(s);
        }

        //求集合的差集fruit减去vegetable
        Set<String> sdiff = connection.sdiff("fruit", "vegetable");
        System.out.println("\n差集是：");
        for (String s:sdiff){
            System.out.println(s);
        }

        connection.close();
    }
}

4.2 测试类——RedisUtilTest

测试工具为Junit5，开发环境为IDEA，在Eclipse中测试方法必须以test开头，此处与IDEA有所区别。

import org.junit.jupiter.api.Test;
import redis.clients.jedis.Jedis;

import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

class RedisUtilTest {

    @Test
    void getRedisConnection() {
        Jedis connection = RedisUtil.getRedisConnection();
        System.out.println(connection);
        connection.close();
    }

    @Test
    void setAndGet() {
        RedisUtil.setAndGet();
    }

    @Test
    void subString() {
        RedisUtil.subString();
    }

    @Test
    void appendString() {
        RedisUtil.appendString();
    }

    @Test
    void setExpire() {
        RedisUtil.setExpire();
    }

    @Test
    void setAndGetHash() {
        RedisUtil.setAndGetHash();
    }

    @Test
    void incrementDecrement() {
        RedisUtil.incrementDecrement();
    }

    @Test
    void getAllKeysAndValues() {
        RedisUtil.getAllKeysAndValues();
    }

    @Test
    void listPushAndPop() {
        RedisUtil.listPushAndPop();
    }

    @Test
    void getListIndex() {
        RedisUtil.getListIndex();
    }

    @Test
    void removeListValue() {
        RedisUtil.removeListValue();
    }

    @Test
    void addAndRemoveValue() {
        RedisUtil.addAndRemoveValue();
    }

    @Test
    void setOperation() {
        RedisUtil.setOperation();
    }
}