当前位置:   article > 正文

Redis 工具类 与 Redis 布隆过滤器

Redis 工具类 与 Redis 布隆过滤器

Redis 工具类

1. 核心依赖

<!--redis-->
<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.google.guava</groupId>
    <artifactId>guava</artifactId>
    <version>31.1-jre</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.alibaba</groupId>
    <artifactId>fastjson</artifactId>
    <version>1.2.31</version>
</dependency>
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15

2. 序列化

public class FastJsonRedisSerializer<T> implements RedisSerializer<T> {
 
    public static final Charset DEFAULT_CHARSET = Charset.forName("UTF-8");
 
    private Class<T> clazz;
 
    static {
        ParserConfig.getGlobalInstance().setAutoTypeSupport(true);
    }
 
    public FastJsonRedisSerializer(Class<T> clazz) {
        super();
        this.clazz = clazz;
    }
 
    @Override
    public byte[] serialize(T t) throws SerializationException {
        if (t == null) {
            return new byte[0];
        }
        return JSON.toJSONString(t, SerializerFeature.WriteClassName).getBytes(DEFAULT_CHARSET);
    }
 
    @Override
    public T deserialize(byte[] bytes) throws SerializationException {
        if (bytes == null || bytes.length <= 0) {
            return null;
        }
        String str = new String(bytes, DEFAULT_CHARSET);
        return JSON.parseObject(str, clazz);
    }

    protected JavaType getJavaType(Class<?> clazz)
    {
        return TypeFactory.defaultInstance().constructType(clazz);
    }
}
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
@Configuration
public class RedisSerializeConfig {

    @Bean
    @SuppressWarnings(value = { "unchecked", "rawtypes" })
    public RedisTemplate<Object, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory connectionFactory) {
        RedisTemplate<Object, Object> template = new RedisTemplate<Object, Object>();
        template.setConnectionFactory(connectionFactory);
        FastJsonRedisSerializer serializer = new FastJsonRedisSerializer(Object.class);
        // 使用StringRedisSerializer来序列化和反序列化redis的key值
        template.setKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setValueSerializer(serializer);
        // Hash的key也采用StringRedisSerializer的序列化方式
        template.setHashKeySerializer(new StringRedisSerializer());
        template.setHashValueSerializer(serializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }
}
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19

3. 布隆过滤器

/**
 * 算法过程:
 * 1. 首先需要k个hash函数,每个函数可以把key散列成为1个整数
 * 2. 初始化时,需要一个长度为n比特的数组,每个比特位初始化为0
 * 3. 某个key加入集合时,用k个hash函数计算出k个散列值,并把数组中对应的比特位置为1
 * 4. 判断某个key是否在集合时,用k个hash函数计算出k个散列值,并查询数组中对应的比特位,如果所有的比特位都是1,认为在集合中。
 **/
@Component
public class BloomFilterHelper<T> {

    private int numHashFunctions;

    private int bitSize;

    private Funnel<T> funnel;

    private static final int NUM_BITS = (int) 1e4;
    private static final double RATE = 0.03;//不存在误判为存在的概率

    private static void funnel(@Nullable Object o, PrimitiveSink primitiveSink) {
        primitiveSink.putBytes(o.toString().getBytes());
    }

    public BloomFilterHelper() {
        this((Funnel) BloomFilterHelper::funnel, NUM_BITS, RATE);
    }
    public BloomFilterHelper(Funnel<T> funnel, int expectedInsertions, double fpp) {
        this.funnel = funnel;
        // 计算bit数组长度
        bitSize = optimalNumOfBits(expectedInsertions, fpp);
        // 计算hash方法执行次数
        numHashFunctions = optimalNumOfHashFunctions(expectedInsertions, bitSize);
    }

    public int[] getHashOffset() {
        return new int[numHashFunctions];
    }

    public int[] murmurHashOffset(T value) {
        int[] offset = new int[numHashFunctions];

        long hash64 = Hashing.murmur3_128().hashObject(value, funnel).asLong();
        int hash1 = (int) hash64;
        int hash2 = (int) (hash64 >>> 32);
        for (int i = 1; i <= numHashFunctions; i++) {
            int nextHash = hash1 + i * hash2;
            if (nextHash < 0) {
                nextHash = ~nextHash;
            }
            offset[i - 1] = nextHash % bitSize;
        }
        return offset;
    }

    /**
     * 计算bit数组长度
     */
    private int optimalNumOfBits(long n, double p) {
        if (p == 0) {
            // 设定最小期望长度
            p = Double.MIN_VALUE;
        }
        return (int) (-n * Math.log(p) / (Math.log(2) * Math.log(2)));
    }

    /**
     * 计算hash方法执行次数
     */
    private int optimalNumOfHashFunctions(long n, long m) {
        return Math.max(1, (int) Math.round((double) m / n * Math.log(2)));
    }
}
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42
  • 43
  • 44
  • 45
  • 46
  • 47
  • 48
  • 49
  • 50
  • 51
  • 52
  • 53
  • 54
  • 55
  • 56
  • 57
  • 58
  • 59
  • 60
  • 61
  • 62
  • 63
  • 64
  • 65
  • 66
  • 67
  • 68
  • 69
  • 70
  • 71
  • 72
@Component
@RequiredArgsConstructor
public class RedisBloomFilter {

    private final RedisTemplate redisTemplate;

    private final BloomFilterHelper bloomFilterHelper;

    public void init(String bloomFilterName) {
        int[] offset = bloomFilterHelper.getHashOffset();
        for (int i : offset) {
            redisTemplate.opsForValue().setBit(bloomFilterName, i, true);
        }
    }

    /**
     * 根据给定的布隆过滤器添加值
     */
    public <T> void add(String bloomFilterName, T value) {
        int[] offset = bloomFilterHelper.murmurHashOffset(value);
        for (int i : offset) {
            redisTemplate.opsForValue().setBit(bloomFilterName, i, true);
        }
    }

    /**
     * 根据给定的布隆过滤器判断值是否存在
     */
    public <T> boolean contains(String bloomFilterName, T value) {
        int[] offset = bloomFilterHelper.murmurHashOffset(value);
        for (int i : offset) {
            if (!redisTemplate.opsForValue().getBit(bloomFilterName, i)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }

}
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39

4. Redis工具类

@Component
@RequiredArgsConstructor
@Slf4j
@SuppressWarnings(value = { "unchecked", "rawtypes" })
public class RedisCache {

    private final RedisTemplate redisTemplate;

    private final RedisBloomFilter redisBloomFilter;

    /**
     * 设置有效时间
     *
     * @param key Redis键
     * @param timeout 超时时间
     * @return true=设置成功;false=设置失败
     */
    public Boolean expire(final String key, final long timeout, final TimeUnit timeUnit) {
        log.info("为 Redis 的键值设置超时时间\t[{}]-[{}  {}]", key, timeout, timeUnit.name());
        return redisTemplate.expire(key, timeout, timeUnit);
    }

    /**
     * 原子设置过期时间
     * @param key
     * @param value
     * @param timeout
     */
    public <T> void execute(final String key, final T value, final long timeout, final TimeUnit timeUnit) {
        log.info("尝试存入 Redis\t[{}]-[{}],超时时间:[{}  {}]", key, value, timeout, timeUnit.name());
        redisTemplate.execute(new SessionCallback() {
            @Override
            public Object execute(RedisOperations redisOperations) throws DataAccessException {
                redisOperations.multi();
                redisOperations.opsForValue().set(key, value);
                redisOperations.expire(key, timeout, timeUnit);
                return redisOperations.exec();
            }
        });
    }

    /**
     *  获得对象的剩余存活时间
     * @param key 键
     * @return 剩余存活时间
     */
    public long getKeyTTL(final String key, final TimeUnit timeUnit) {
        int ttl = Math.toIntExact(redisTemplate.opsForValue().getOperations().getExpire(key));
        String message = null;
        switch (ttl) {
            case -1:
                message = "没有设置过期时间";
                break;
            case -2:
                message = "key不存在";
                break;
            default:
                message = ttl + "  " + TimeUnit.SECONDS.name();
                break;
        }
        log.info("查询 Redis key[{}] 剩余存活时间:{}", key, message);
        return TimeUnit.SECONDS.convert(ttl, timeUnit);
    }

    /**
     * 缓存基本的对象,Integer、String、实体类等
     *
     * @param key 缓存的键值
     * @param value 缓存的值
     */
    public <T> void setCacheObject(final String key, final T value) {
        log.info("存入 Redis\t[{}]-[{}]", key, value);
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value);
    }

    /**
     * 缓存基本的对象,Integer、String、实体类等
     *
     * @param key 缓存的键值
     * @param value 缓存的值
     * @param timout 超时时间
     */
    public <T> void setCacheObject(final String key, final T value, final long timout, final TimeUnit timeUnit) {
        log.info("存入 Redis\t[{}]-[{}],超时时间:[{}  {}]", key, value, timout, timeUnit.name());
        redisTemplate.opsForValue().set(key, value, timout, timeUnit);
    }

    /**
     * 获取键值
     * @param key 键
     * @return 键对应的值,并封装成 Optional 对象
     * @param <T>
     */
    public <T> Optional<T> getCacheObject(final String key) {
        T value = (T) redisTemplate.opsForValue().get(key);
        log.info("查询 Redis\t[{}]-[{}]", key, value);
        return Optional.ofNullable(value);
    }

    /**
     * 让指定 Redis 键值进行自减
     * @param key 键
     * @return 自减后的值
     */
    public long decrementCacheNumber(final String key) {
        long number = redisTemplate.opsForValue().decrement(key);
        log.info("Redis key[{}] 自减后:{}", key, number);
        return number;
    }

    /**
     * 让指定 Redis 键值进行自增
     * @param key 键
     * @return 自增后的值
     */
    public long incrementCacheNumber(final String key) {
        long number = redisTemplate.opsForValue().increment(key);
        log.info("Redis key[{}] 自增后:{}", key, number);
        return number;
    }

    /**
     * 初始化布隆过滤器
     * @param bloomFilterName
     */
    public void initBloomFilter(final String bloomFilterName) {
        log.info("初始化布隆过滤器[{}]", bloomFilterName);
        redisTemplate.execute(new SessionCallback() {
            @Override
            public Object execute(RedisOperations redisOperations) throws DataAccessException {
                redisOperations.multi();
                redisBloomFilter.init(bloomFilterName);
                return redisOperations.exec();
            }
        });
    }

    /**
     * 初始化布隆过滤器
     * @param bloomFilterName
     * @param timeout
     * @param timeUnit
     */
    public void initBloomFilter(final String bloomFilterName, final long timeout, final TimeUnit timeUnit) {
        redisTemplate.execute(new SessionCallback() {
            @Override
            public Object execute(RedisOperations redisOperations) throws DataAccessException {
                redisOperations.multi();
                redisBloomFilter.init(bloomFilterName);
                expire(bloomFilterName, timeout, timeUnit);
                return redisOperations.exec();
            }
        });
    }

    /**
     * 加入布隆过滤器
     * @param bloomFilterName 隆过滤器的名字
     * @param key key 键
     */
    public <T> void addToBloomFilter(final String bloomFilterName, final T key) {
        log.info("加入布隆过滤器[{}]\tkey[{}]", bloomFilterName, key);
        redisTemplate.execute(new SessionCallback() {
            @Override
            public Object execute(RedisOperations redisOperations) throws DataAccessException {
                redisOperations.multi();
                redisBloomFilter.add(bloomFilterName, key);
                return redisOperations.exec();
            }
        });
    }

    /**
     * 布隆过滤器是否存在该键值
     * @param bloomFilterName 布隆过滤器的名字
     * @param key 键
     * @return 键是否存在
     */
    public <T> boolean containsInBloomFilter(final String bloomFilterName, final T key) {
        boolean flag = redisBloomFilter.contains(bloomFilterName, key);
        log.info("key[{}]\t是否存在于布隆过滤器[{}]:\t{}", key, bloomFilterName, flag);
        return flag;
    }

    /**
     * 缓存Map
     *
     * @param key
     * @param data
     */
    public <K, T> void setCacheMap(final String key, final Map<K, T> data) {
        if (Objects.nonNull(data)) {
            log.info("Map 存入 Redis\t[{}]-[{}]", key, data);
            redisTemplate.opsForHash().putAll(key, data);
        }
    }

    /**
     * 缓存Map
     *
     * @param key
     * @param data
     */
    public <K, T> void setCacheMap(final String key, final Map<K, T> data, long timeout, final TimeUnit timeUnit) {
        if (Objects.nonNull(data)) {
            Map<String, T> map = new HashMap<>();
            data.entrySet().stream().parallel().forEach(entry -> {
                map.put(entry.getKey().toString(), entry.getValue());
            });
            log.info("尝试存入 Redis\t[{}]-[{}] 超时时间:[{}  {}]", key, map, timeout, timeUnit.name());
            redisTemplate.execute(new SessionCallback() {
                @Override
                public Object execute(RedisOperations redisOperations) throws DataAccessException {
                    redisOperations.multi();
                    redisTemplate.opsForHash().putAll(key, map);
                    expire(key, timeout, timeUnit);
                    return redisOperations.exec();
                }
            });
        }
    }

    /**
     * 获得缓存的Map
     *
     * @param key
     * @return
     */
    public <K, T> Optional<Map<K, T>> getCacheMap(final String key) {
        Map<K, T> data = redisTemplate.opsForHash().entries(key);
        data = data.size() == 0 ? null: data;
        log.info("获取 Redis 中的 Map 缓存\t[{}]-[{}]", key, data);
        return Optional.ofNullable(data);
    }

    /**
     * 往Hash中存入数据
     *
     * @param key Redis键
     * @param hashKey Hash键
     * @param value 值
     */
    public <K, T> void setCacheMapValue(final String key, final K hashKey, final T value) {
        log.info("存入 Redis 的某个 Map\t[{}.{}]-[{}]", key, hashKey, value);
        redisTemplate.opsForHash().put(key, hashKey.toString(), value);
    }

    /**
     * 获取Hash中的数据
     *
     * @param key Redis键
     * @param hashKey Hash键
     * @return Hash中的对象
     */
    public <K, T> Optional<T> getCacheMapValue(final String key, final K hashKey) {
        T value = (T) redisTemplate.opsForHash().get(key, hashKey.toString());
        log.info("获取 Redis 中的 Map 的键值\t[{}.{}]-[{}]", key, hashKey, value);
        return Optional.ofNullable(value);
    }

    /**
     * 删除Hash中的数据
     *
     * @param key
     * @param hashKey
     */
    public <K> void delCacheMapValue(final String key, final K hashKey) {
        log.info("删除 Redis 中的 Map 的键值\tkey[{}.{}]", key, hashKey);
        redisTemplate.opsForHash().delete(key, hashKey.toString());
    }

    /**
     * 让指定 HashMap 的键值进行自减
     * @param key HashMap的名字
     * @param hashKey HashMap的一个键
     * @return 自减后的值
     */
    public <K> long decrementCacheMapNumber(final String key, final K hashKey) {
        long number = redisTemplate.opsForHash().increment(key, hashKey.toString(), -1);
        log.info("Redis key[{}.{}] 自减后:{}", key, hashKey, number);
        return number;
    }

    /**
     * 让指定 HashMap 的键值进行自增
     * @param key HashMap的名字
     * @param hashKey HashMap的一个键
     * @return 自增后的值
     */
    public <K> long incrementCacheMapNumber(final String key, final K hashKey) {
        long number = redisTemplate.opsForHash().increment(key, hashKey.toString(), +1);
        log.info("Redis key[{}.{}] 自增后:{}", key, hashKey, number);
        return number;
    }

    /**
     * 删除单个对象
     * @param key
     */
    public boolean deleteObject(final String key) {
        log.info("删除 Redis 的键值\tkey[{}]", key);
        return redisTemplate.delete(key);
    }

}
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • 9
  • 10
  • 11
  • 12
  • 13
  • 14
  • 15
  • 16
  • 17
  • 18
  • 19
  • 20
  • 21
  • 22
  • 23
  • 24
  • 25
  • 26
  • 27
  • 28
  • 29
  • 30
  • 31
  • 32
  • 33
  • 34
  • 35
  • 36
  • 37
  • 38
  • 39
  • 40
  • 41
  • 42
  • 43
  • 44
  • 45
  • 46
  • 47
  • 48
  • 49
  • 50
  • 51
  • 52
  • 53
  • 54
  • 55
  • 56
  • 57
  • 58
  • 59
  • 60
  • 61
  • 62
  • 63
  • 64
  • 65
  • 66
  • 67
  • 68
  • 69
  • 70
  • 71
  • 72
  • 73
  • 74
  • 75
  • 76
  • 77
  • 78
  • 79
  • 80
  • 81
  • 82
  • 83
  • 84
  • 85
  • 86
  • 87
  • 88
  • 89
  • 90
  • 91
  • 92
  • 93
  • 94
  • 95
  • 96
  • 97
  • 98
  • 99
  • 100
  • 101
  • 102
  • 103
  • 104
  • 105
  • 106
  • 107
  • 108
  • 109
  • 110
  • 111
  • 112
  • 113
  • 114
  • 115
  • 116
  • 117
  • 118
  • 119
  • 120
  • 121
  • 122
  • 123
  • 124
  • 125
  • 126
  • 127
  • 128
  • 129
  • 130
  • 131
  • 132
  • 133
  • 134
  • 135
  • 136
  • 137
  • 138
  • 139
  • 140
  • 141
  • 142
  • 143
  • 144
  • 145
  • 146
  • 147
  • 148
  • 149
  • 150
  • 151
  • 152
  • 153
  • 154
  • 155
  • 156
  • 157
  • 158
  • 159
  • 160
  • 161
  • 162
  • 163
  • 164
  • 165
  • 166
  • 167
  • 168
  • 169
  • 170
  • 171
  • 172
  • 173
  • 174
  • 175
  • 176
  • 177
  • 178
  • 179
  • 180
  • 181
  • 182
  • 183
  • 184
  • 185
  • 186
  • 187
  • 188
  • 189
  • 190
  • 191
  • 192
  • 193
  • 194
  • 195
  • 196
  • 197
  • 198
  • 199
  • 200
  • 201
  • 202
  • 203
  • 204
  • 205
  • 206
  • 207
  • 208
  • 209
  • 210
  • 211
  • 212
  • 213
  • 214
  • 215
  • 216
  • 217
  • 218
  • 219
  • 220
  • 221
  • 222
  • 223
  • 224
  • 225
  • 226
  • 227
  • 228
  • 229
  • 230
  • 231
  • 232
  • 233
  • 234
  • 235
  • 236
  • 237
  • 238
  • 239
  • 240
  • 241
  • 242
  • 243
  • 244
  • 245
  • 246
  • 247
  • 248
  • 249
  • 250
  • 251
  • 252
  • 253
  • 254
  • 255
  • 256
  • 257
  • 258
  • 259
  • 260
  • 261
  • 262
  • 263
  • 264
  • 265
  • 266
  • 267
  • 268
  • 269
  • 270
  • 271
  • 272
  • 273
  • 274
  • 275
  • 276
  • 277
  • 278
  • 279
  • 280
  • 281
  • 282
  • 283
  • 284
  • 285
  • 286
  • 287
  • 288
  • 289
  • 290
  • 291
  • 292
  • 293
  • 294
  • 295
  • 296
  • 297
  • 298
  • 299
  • 300
  • 301
  • 302
  • 303
  • 304
  • 305

5. 查询Redis与Redis设置缓存的技巧

伪代码:

redisCache.getCacheObject(redisKey)
    .orElseGet(() -> {
        /* balabala ....*/
        // 可能查询有误,所以这里也可能没法获取到data(为null),也就可能没必要设置缓存
        redisCache.setCacheObject(redisKey, data, ttl, unit); 
        /* balabala ....*/
        return data;
    }));
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8

现实示例:

在这里插入图片描述

声明:本文内容由网友自发贡献,不代表【wpsshop博客】立场,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有侵权的内容,请联系我们。转载请注明出处:https://www.wpsshop.cn/w/很楠不爱3/article/detail/143743
推荐阅读
相关标签
  

闽ICP备14008679号