如何使用Redis作为关系数据库

2023年 10月 10日 89.7k 0

Redis可以用作关系数据库吗?

相信大多数人在使用Redis时都把它作为服务的缓存。而在Java + Spring中使用Redis有却可以实现关系数据库的功能。

要在Redis中实现这一点,首先,我们需要在Redis中安装插件,包括:RedisJSON和RediSearch。其中RedisJSON允许我们以JSON格式存储对象,RediSearch允许我们通过对象的任何字段进行搜索,甚至是嵌套字段。

为了在java端使用Redis,可以选择Spring Data JPA,使用优秀的Redis OM Spring库(https://github.com/redis/redis-om-spring),它允许我们使用数据库的抽象。Redis OM Spring拥有Spring和Jedis使用数据库所需的所有依赖。

下面是一个Spring应用程序小案例,分别使用Mysql和Redis作为数据库。在数据库中存储的是一个包含内部联接的关系数据库对象。

实现案例

我们假设需要将一个名为"downtime"(停机记录)的实体写入数据库。在这个实体中,添加了其他对象,如"place"(位置)、"reason"(原因)等。

关系数据库的实体:

Mysql ,Java对象:


@Entity
@Table(schema = "test", name = "downtime")
public class Downtime {


    @Id
    private String id;
    private LocalDateTime beginDate;
    private LocalDateTime endDate;
    @ManyToOne(fetch = FetchType.EAGER)
    @JoinColumn(name = "area")
    private Place area;
    @ManyToOne(fetch = FetchType.EAGER)
    @JoinColumn(name = "cause")
    private Cause cause;
    ...

Redis,Java对象:

@Document
public class DowntimeDoc {
    @Id
    @Indexed
    private String id;
    @Indexed
    private LocalDateTime beginDate;
    private LocalDateTime endDate;
    @Indexed
    private PlaceDoc area;
    @Indexed
    private CauseDoc cause;
    ....

在上面的例子中,我们使用@Entity代替@Document。这个注解表示对象是一个实体。它将存储在关键字为 “包路径+类名+ Idx”的数据库中。

添加@Indexed注解的字段将被建立索引以供搜索。如果不指定此注释,则这个字段将只是保存在数据库中,而搜索该字段将返回空结果。所以,我们可以根据需要添加此注释。数据库中已存在的数据将被异步执行建立索引。

接下来,创建一个java库(repository),用于从数据库中获取数据。

Mysql,Java示例:

public interface DowntimeRepository extends JpaRepository {

}

Redis,Java示例:

public interface DowntimeRedisRepository extends RedisDocumentRepository {

}

以上Redis示例的不同之处在于它从RedisDocumentRepository接口扩展,这实现了Spring的标准CRUD接口。

Let's add a method to find the first downtime for the reason we specified.

接下来添加一个方法,通过cause(原因)查找第一个downtime。

Mysql,Java示例:

public interface DowntimeRepository extends JpaRepository {

    Downtime findFirstByCauseIdOrderByBeginDate(String causeId);
}

Redis,Java示例:

public interface DowntimeRedisRepository extends RedisDocumentRepository {

    DowntimeDoc findTopByCause_IdOrderByBeginDateAsc(String causeId);

}

 我们注意到,如果通过抽象来编写数据库操作的Java代码,几乎没有什么差异。此外,Redis OM Spring允许我们使用@Query注解自定义查询语句,实现起来就像Spring Data JPA中的那样。

下面是一个HQL查询的示例:

Mysql,Java示例:

@Query("SELECT d FROM Downtime d" +
        " JOIN FETCH d.area " +
        " JOIN FETCH d.cause" +
        " JOIN FETCH d.fixer" +
        " JOIN FETCH d.area.level " +
        " WHERE d.area IN ?1 AND (d.beginDate BETWEEN ?2 AND ?3 OR d.cause IN ?4) ")
List findAllByParams(List workPlace, LocalDateTime start, LocalDateTime end, List causes);

Redis,Java示例: 

@Query("(@area_id:{$areas} ) & (@beginDate:[$start $end] | @cause_id:{$causes})")
Page findByParams(@Param("areas") List areas,
                               @Param("start") long start,
                               @Param("end") long end,
                               @Param("causes") List causes, Pageable pageable);

在Redis的例子中,我们只是简单地指定了“WHERE”部分的条件。无需指出需要附加哪些字段,这是因为它总是从指定的Redis库中提取数据。但是,我们不能调出所有字段,而是通过“returnFields”参数指定我们需要哪些字段,还可以指定排序、Limit和Offset。在HQL中并没有这些功能的。在这个例子中,还传递了一个Pageable参数,这个参数将在数据库级别执行,使得数据库不用将所有数据拉入应用程序。这一点和Hibernate不同,hibernate实在应用程序中进行修剪。

另外,Redis OM Spring 类似于Stream API,允许我们使用EntityStream编写查询。

下面是使用EntityStream查询的示例。

…
entityStream
        .of(DowntimeDoc.class)
        .filter(DowntimeDoc$.AREA_ID.in(filter.getWorkPlace().toArray(String[]::new)))
        .filter(between + " | " + causes)
        .map(mapper::toEntity)
        .collect(Collectors.toList());

在这个例子中,我使用了元模型的过滤器,将字符串参数传递给第二个过滤器,以表示两个过滤选项都有效。EntityStream接受一组中间操作,并在调用时执行这一组操作。

使用Redis OM Spring的一些注意事项

无法使用UUID作为主键。可以将UUID作为字符串赋值给指定字段,并将其加入索引。但是在搜索时,你需要转义空格

{2e5af82m-02af-553b-7961-168878aa521е}

另外,如果在RedisDocumentRepository中进行搜索,不会起作用,因为代码中有这样一个表达式:

String regex = "(\$" + key + ")(\W+|\*|\+)(.*)";

因此,为了通过这些字段进行搜索,您必须直接在RediSearch中编写查询。

在通过RedisDocumentRepository方法搜索时,如果希望返回一个集合,那么必须传递一个Pageable,指定行的大小或在@Query中指定大小;否则,最多返回10条记录。

方法FT.SEARCH (@Query)只支持一个排序。这可以通过编写FT.AGGREGATE (@Aggregation)查询来解决。

总之

以上是使用Redis存储、搜索一个带有嵌套对象的。通过Repository抽象来处理数据,和Spring Data JPA没有太大区别,特别是使用一些简单的函数,如:save、delete、findAllBy,以及通过方法名称进行查询等等。

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