Redis可以用作關(guān)系數(shù)據(jù)庫嗎？

相信大多數(shù)人在使用Redis時(shí)都把它作為服務(wù)的緩存。而在Java + Spring中使用Redis有卻可以實(shí)現(xiàn)關(guān)系數(shù)據(jù)庫的功能。

要在Redis中實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，首先，我們需要在Redis中安裝插件，包括：RedisJSON和RediSearch。其中RedisJSON允許我們以JSON格式存儲對象，RediSearch允許我們通過對象的任何字段進(jìn)行搜索，甚至是嵌套字段。

為了在java端使用Redis，可以選擇Spring Data JPA，使用優(yōu)秀的Redis OM Spring庫（https://github.com/redis/redis-om-spring），它允許我們使用數(shù)據(jù)庫的抽象。Redis OM Spring擁有Spring和Jedis使用數(shù)據(jù)庫所需的所有依賴。

下面是一個(gè)Spring應(yīng)用程序小案例，分別使用Mysql和Redis作為數(shù)據(jù)庫。在數(shù)據(jù)庫中存儲的是一個(gè)包含內(nèi)部聯(lián)接的關(guān)系數(shù)據(jù)庫對象。

實(shí)現(xiàn)案例

我們假設(shè)需要將一個(gè)名為"downtime"（停機(jī)記錄）的實(shí)體寫入數(shù)據(jù)庫。在這個(gè)實(shí)體中，添加了其他對象，如"place"（位置）、"reason"（原因）等。

關(guān)系數(shù)據(jù)庫的實(shí)體：

Mysql ，Java對象：

@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對象：

@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，我們使用@Entity代替@Document。這個(gè)注解表示對象是一個(gè)實(shí)體。它將存儲在關(guān)鍵字為 “包路徑+類名+ Idx”的數(shù)據(jù)庫中。

添加@Indexed注解的字段將被建立索引以供搜索。如果不指定此注釋，則這個(gè)字段將只是保存在數(shù)據(jù)庫中，而搜索該字段將返回空結(jié)果。所以，我們可以根據(jù)需要添加此注釋。數(shù)據(jù)庫中已存在的數(shù)據(jù)將被異步執(zhí)行建立索引。

接下來，創(chuàng)建一個(gè)java庫（repository），用于從數(shù)據(jù)庫中獲取數(shù)據(jù)。

Mysql，Java示例：

public interface DowntimeRepository extends JpaRepository<Downtime, String> {

}

Redis，Java示例：

public interface DowntimeRedisRepository extends RedisDocumentRepository<DowntimeDoc, String> {

}

以上Redis示例的不同之處在于它從RedisDocumentRepository接口擴(kuò)展，這實(shí)現(xiàn)了Spring的標(biāo)準(zhǔn)CRUD接口。

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

接下來添加一個(gè)方法，通過cause（原因）查找第一個(gè)downtime。

Mysql，Java示例：

public interface DowntimeRepository extends JpaRepository<Downtime, String> {

    Downtime findFirstByCauseIdOrderByBeginDate(String causeId);
}

Redis，Java示例：

public interface DowntimeRedisRepository extends RedisDocumentRepository<DowntimeDoc, String> {

    DowntimeDoc findTopByCause_IdOrderByBeginDateAsc(String causeId);

}

 我們注意到，如果通過抽象來編寫數(shù)據(jù)庫操作的Java代碼，幾乎沒有什么差異。此外，Redis OM Spring允許我們使用@Query注解自定義查詢語句，實(shí)現(xiàn)起來就像Spring Data JPA中的那樣。

下面是一個(gè)HQL查詢的示例：

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<Downtime> findAllByParams(List<Place> workPlace, LocalDateTime start, LocalDateTime end, List<Cause> causes);

Redis，Java示例： 

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

在Redis的例子中，我們只是簡單地指定了“WHERE”部分的條件。無需指出需要附加哪些字段，這是因?yàn)樗偸菑闹付ǖ腞edis庫中提取數(shù)據(jù)。但是，我們不能調(diào)出所有字段，而是通過“returnFields”參數(shù)指定我們需要哪些字段，還可以指定排序、Limit和Offset。在HQL中并沒有這些功能的。在這個(gè)例子中，還傳遞了一個(gè)Pageable參數(shù)，這個(gè)參數(shù)將在數(shù)據(jù)庫級別執(zhí)行，使得數(shù)據(jù)庫不用將所有數(shù)據(jù)拉入應(yīng)用程序。這一點(diǎn)和Hibernate不同，hibernate實(shí)在應(yīng)用程序中進(jìn)行修剪。

另外，Redis OM Spring 類似于Stream API，允許我們使用EntityStream編寫查詢。

下面是使用EntityStream查詢的示例。

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

在這個(gè)例子中，我使用了元模型的過濾器，將字符串參數(shù)傳遞給第二個(gè)過濾器，以表示兩個(gè)過濾選項(xiàng)都有效。EntityStream接受一組中間操作，并在調(diào)用時(shí)執(zhí)行這一組操作。

使用Redis OM Spring的一些注意事項(xiàng)

無法使用UUID作為主鍵。可以將UUID作為字符串賦值給指定字段，并將其加入索引。但是在搜索時(shí)，你需要轉(zhuǎn)義空格

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

另外，如果在RedisDocumentRepository中進(jìn)行搜索，不會(huì)起作用，因?yàn)榇a中有這樣一個(gè)表達(dá)式：

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

因此，為了通過這些字段進(jìn)行搜索，您必須直接在RediSearch中編寫查詢。

在通過RedisDocumentRepository方法搜索時(shí)，如果希望返回一個(gè)集合，那么必須傳遞一個(gè)Pageable，指定行的大小或在@Query中指定大小；否則，最多返回10條記錄。

方法FT.SEARCH (@Query)只支持一個(gè)排序。這可以通過編寫FT.AGGREGATE (@Aggregation)查詢來解決。

總之

以上是使用Redis存儲、搜索一個(gè)帶有嵌套對象的。通過Repository抽象來處理數(shù)據(jù)，和Spring Data JPA沒有太大區(qū)別，特別是使用一些簡單的函數(shù)，如：save、delete、findAllBy，以及通過方法名稱進(jìn)行查詢等等。