redis实现滑动窗口算法

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码海舵手 2024-11-29 10:22:05

文章标签 redis实现滑动窗口算法 redis 数据库 System List 文章分类 Redis 数据库

Redis是一个key, value的非关系型数据库，数据是保存在内存中，可以避免频繁访问数据库而增大数据库的压力，同时提高数据响应速度，Redis数据是存放在内存中，因此他的瓶颈是内存。

使用redisTemplate

Spring封装了一个比较强大的模板，也就是redisTemplate，方便在开发的时候操作Redis缓存。在Redis中可以存储String、List、Set、Hash、Zset。下面将针对List和Hash分别介绍。

引入redisTemplate

引入pom依赖

<dependency>
    <groupId>org.springframework.boot</groupId>
    <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    <version>2.0.5.RELEASE</version>
</dependency>
<!-- redis依赖commons-pool 这个依赖一定要添加 -->
 <dependency>
     <groupId>org.apache.commons</groupId>
     <artifactId>commons-pool2</artifactId>
 </dependency>

新建配置文件

然后需要新建一个RedisConfig配置文件。

import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.data.redis.connection.RedisConnectionFactory;
import org.springframework.data.redis.core.RedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;

/**
 * RedisConfig
 *
 * @author Lunhao Hu
 * @date 2019-01-17 15:12
 **/
@Configuration
public class RedisConfig {
    @Bean
    public RedisTemplate<String, String> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
        ObjectMapper om = new ObjectMapper();
        om.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
        om.enableDefaultTyping(ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL);
        //redis序列化
        Jackson2JsonRedisSerializer jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer(Object.class);
        jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(om);

        StringRedisTemplate template = new StringRedisTemplate(factory);
        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.setHashKeySerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }
}

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;

List

Redis中的List为简单的字符串列表，常见的有下面几种操作。

hasKey

判断一个键是否存在，只需要调用hasKey就可以了。假设这个Key是test，具体用法如下。

if (redisTemplate.hasKey("test")) {
    System.out.println("存在");
} else {
    System.out.println("不存在");
}

range

该函数用于从redis缓存中获取指定区间的数据。具体用法如下。

if (redisTemplate.hasKey("test")) {
    // 该键的值为 [4, 3, 2, 1]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, 0)); // [4]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, 1)); // [4, 3]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, 2)); // [4, 3, 2]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, 3)); // [4, 3, 2, 1]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, 4)); // [4, 3, 2, 1]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, 5)); // [4, 3, 2, 1]

    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [4, 3, 2, 1] 如果结束位是-1， 则表示取所有的值
}

delete

删除某个键。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");

redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test);
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [1, 2, 3, 4]
redisTemplate.delete("test");
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // []

size

获取该键的集合长度。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");

redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test);
System.out.println(redisTemplate.opsForList().size("test")); // 4

leftPush

我们把存放这个值的地方想象成如图所示的容器。

redis实现滑动窗口算法_System

并且取数据总是从左边取，但是存数据可以从左也可以从右。左就是leftPush，右就是rightPush。leftPush如下图所示。

redis实现滑动窗口算法_redis_02

用法如下。

for (int i = 0; i < 4; i++) {
    Integer value = i + 1;
    redisTemplate.opsForList().leftPush("test", value.toString());
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1));
}

控制台输出的结果如下。

[1]
[2, 1]
[3, 2, 1]
[4, 3, 2, 1]

leftPushAll

基本和leftPush一样，只不过是一次性的将List入栈。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
redisTemplate.opsForList().leftPushAll("test", test);
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [4, 3, 2, 1]

当然你也可以这样

redisTemplate.opsForList().leftPushAll("test", "1", "2", "3", "4");
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [4, 3, 2, 1]

leftPushIfPresent

跟leftPush是同样的操作，唯一的不同是，当且仅当key存在时，才会更新key的值。如果key不存在则不会对数据进行任何操作。

redisTemplate.delete("test");
redisTemplate.opsForList().leftPushIfPresent("test", "1");
redisTemplate.opsForList().leftPushIfPresent("test", "2");
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // []

leftPop

该函数用于移除上面我们抽象的容器中的最左边的一个元素。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test);

redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // [2, 3, 4]
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // [3, 4]
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // [4]
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // []
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // []

值得注意的是，当返回为空后，在redis中这个key也不复存在了。如果此时再调用leftPushIfPresent，是无法再添加数据的。有代码有真相。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test);

redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // [2, 3, 4]
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // [3, 4]
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // [4]
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // []
redisTemplate.opsForList().leftPop("test"); // []

redisTemplate.opsForList().leftPushIfPresent("test", "1"); // []
redisTemplate.opsForList().leftPushIfPresent("test", "1"); // []

rightPush

rightPush如下图所示。

redis实现滑动窗口算法_System_03

用法如下。

for (int i = 0; i < 4; i++) {
    Integer value = i + 1;
    redisTemplate.opsForList().leftPush("test", value.toString());
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1));
}

控制台输出的结果如下。

[1]
[1, 2]
[1, 2, 3]
[1, 2, 3, 4]

rightPushAll

同rightPush，一次性将List存入。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test);
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [1, 2, 3, 4]

当然你也可以这样。

redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", "1", "2", "3", "4");
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [1, 2, 3, 4]

rightPushIfPresent

跟rightPush是同样的操作，唯一的不同是，当且仅当key存在时，才会更新key的值。如果key不存在则不会对数据进行任何操作。

redisTemplate.delete("test");

redisTemplate.opsForList().rightPushIfPresent("test", "1");
redisTemplate.opsForList().rightPushIfPresent("test", "2");
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // []

rightPop

该函数用于移除上面我们抽象的容器中的最右边的一个元素。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test);

redisTemplate.opsForList().rightPop("test"); // [1, 2, 3]
redisTemplate.opsForList().rightPop("test"); // [1, 2]
redisTemplate.opsForList().rightPop("test"); // [1]
redisTemplate.opsForList().rightPop("test"); // []
redisTemplate.opsForList().rightPop("test"); // []

与leftPop一样，返回空之后，再调用rightPushIfPresent，是无法再添加数据的。

index

获取list中指定位置的元素。

if (redisTemplate.hasKey("test")) {
    // 该键的值为 [1, 2, 3, 4]
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", -1)); // 4
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", 0)); // 1
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", 1)); // 2
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", 2)); // 3
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", 3)); // 4
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", 4)); // null
    System.out.println(redisTemplate.opsForList().index("test", 5)); // null
}

值得注意的有两点。一个是如果下标是-1的话，则会返回List最后一个元素，另一个如果数组下标越界，则会返回null。

trim

用于截取指定区间的元素，可能你会理解成与range是一样的作用。看了下面的代码之后应该就会立刻理解。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test); // [1, 2, 3, 4]

redisTemplate.opsForList().trim("test", 0, 2); // [1, 2, 3]

其实作用完全不一样。range是获取指定区间内的数据，而trim是留下指定区间的数据，删除不在区间的所有数据。trim是void，不会返回任何数据。

remove

用于移除键中指定的元素。接受3个参数，分别是缓存的键名，计数事件，要移除的值。计数事件可以传入的有三个值，分别是-1、0、1。

-1代表从存储容器的最右边开始，删除一个与要移除的值匹配的数据；0代表删除所有与传入值匹配的数据；1代表从存储容器的最左边开始，删除一个与要移除的值匹配的数据。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");
test.add("4");
test.add("3");
test.add("2");
test.add("1");

redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test); // [1, 2, 3, 4, 4, 3, 2, 1]

// 当计数事件是-1、传入值是1时
redisTemplate.opsForList().remove("test", -1, "1"); // [1, 2, 3, 4, 4, 3, 2]

// 当计数事件是1，传入值是1时
redisTemplate.opsForList().remove("test", 1, "1"); // [2, 3, 4, 4, 3, 2]

// 当计数事件是0，传入值是4时
redisTemplate.opsForList().remove("test", 0, "4"); // [2, 3, 3, 2]

rightPopAndLeftPush

该函数用于操作两个键之间的数据，接受两个参数，分别是源key、目标key。该函数会将源key进行rightPop，再将返回的值，作为输入参数，在目标key上进行leftPush。具体代码如下。

List<String> test = new ArrayList<>();
test.add("1");
test.add("2");
test.add("3");
test.add("4");

List<String> test2 = new ArrayList<>();
test2.add("1");
test2.add("2");
test2.add("3");

redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test", test); // [1, 2, 3, 4]
redisTemplate.opsForList().rightPushAll("test2", test2); // [1, 2, 3]

redisTemplate.opsForList().rightPopAndLeftPush("test", "test2");

System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test", 0, -1)); // [1, 2, 3]
System.out.println(redisTemplate.opsForList().range("test2", 0, -1)); // [4, 1, 2, 3]

Hash

存储类型为hash其实很好理解。在上述的List中，一个redis的Key可以理解为一个List，而在Hash中，一个redis的Key可以理解为一个HashMap。

put

用于写入数据。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString()); // [1, 2, 3, 4]
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true); // true

putAll

用于一次性向一个Hash键中添加多个key。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
List<String> list2 = new ArrayList<>();
list2.add("5");
list2.add("6");
list2.add("7");
list2.add("8");
Map<String, String> valueMap = new HashMap<>();
valueMap.put("map1", list.toString());
valueMap.put("map2", list2.toString());

redisTemplate.opsForHash().putAll("test", valueMap); // {map2=[5, 6, 7, 8], map1=[1, 2, 3, 4]}

putIfAbsent

用于向一个Hash键中写入数据。当key在Hash键中已经存在时，则不会写入任何数据，只有在Hash键中不存在这个key时，才会写入数据。
同时，如果连这个Hash键都不存在，redisTemplate会新建一个Hash键，再写入key。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
redisTemplate.opsForHash().putIfAbsent("test", "map", list.toString());
System.out.println(redisTemplate.opsForHash().entries("test")); // {map=[1, 2, 3, 4]}

get

用于获取数据。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString());
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true);

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().get("test", "map")); // [1, 2, 3, 4]
System.out.println(redisTemplate.opsForHash().get("test", "isAdmin")); // true

Boolean bool = (Boolean) redisTemplate.opsForHash().get("test", "isAdmin");
System.out.println(bool); // true

String str = redisTemplate.opsForHash().get("test", "map").toString();
List<String> array = JSONArray.parseArray(str, String.class);
System.out.println(array.size()); // 4

值得注意的是，使用get函数获取的数据都是Object类型。
所以需要使用类型与上述例子中的布尔类型的话，则需要强制转换一次。List类型则可以使用fastjson这种工具来进行转换。转换的例子已列举在上述代码中。

delete

用于删除一个Hash键中的key。可以理解为删除一个map中的某个key。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
List<String> list2 = new ArrayList<>();
list2.add("5");
list2.add("6");
list2.add("7");
list2.add("8");
Map<String, String> valueMap = new HashMap<>();
valueMap.put("map1", list.toString());
valueMap.put("map2", list2.toString());

redisTemplate.opsForHash().putAll("test", valueMap); // {map2=[5, 6, 7, 8], map1=[1, 2, 3, 4]}
redisTemplate.opsForHash().delete("test", "map1"); // {map2=[5, 6, 7, 8]}

values

用于获取一个Hash类型的键的所有值。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString());
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true);

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().values("test")); // [[1, 2, 3, 4], true]

entries

用于以Map的格式获取一个Hash键的所有值。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString());
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true);

Map<String, String> map = redisTemplate.opsForHash().entries("test");
System.out.println(map.get("map")); // [1, 2, 3, 4]
System.out.println(map.get("map") instanceof String); // true
System.out.println(redisTemplate.opsForHash().entries("test")); // {a=[1, 2, 3, 4], isAdmin=true}

hasKey

用于获取一个Hash键中是否含有某个键。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString());
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true);

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().hasKey("test", "map")); // true
System.out.println(redisTemplate.opsForHash().hasKey("test", "b")); // false
System.out.println(redisTemplate.opsForHash().hasKey("test", "isAdmin")); // true

keys

用于获取一个Hash键中所有的键。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString());
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true);

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().keys("test")); // [a, isAdmin]

size

用于获取一个Hash键中包含的键的数量。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map", list.toString());
redisTemplate.opsForHash().put("test", "isAdmin", true);

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().size("test")); // 2

increment

用于让一个Hash键中的某个key，根据传入的值进行累加。传入的数值只能是double或者long，不接受浮点型

redisTemplate.opsForHash().increment("test", "a", 3);
redisTemplate.opsForHash().increment("test", "a", -3);
redisTemplate.opsForHash().increment("test", "a", 1);
redisTemplate.opsForHash().increment("test", "a", 0);

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().entries("test")); // {a=1}

multiGet

用于批量的获取一个Hash键中多个key的值。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
List<String> list2 = new ArrayList<>();
list2.add("5");
list2.add("6");
list2.add("7");
list2.add("8");

redisTemplate.opsForHash().put("test", "map1", list.toString()); // [1, 2, 3, 4]
redisTemplate.opsForHash().put("test", "map2", list2.toString()); // [5, 6, 7, 8]

List<String> keys = new ArrayList<>();
keys.add("map1");
keys.add("map2");

System.out.println(redisTemplate.opsForHash().multiGet("test", keys)); // [[1, 2, 3, 4], [5, 6, 7, 8]]
System.out.println(redisTemplate.opsForHash().multiGet("test", keys) instanceof List); // true

scan

获取所以匹配条件的Hash键中key的值。我查过一些资料，大部分写的是无法模糊匹配，我自己尝试了一下，其实是可以的。如下，使用scan模糊匹配hash键的key中，带SCAN的key。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
List<String> list2 = new ArrayList<>();
list2.add("5");
list2.add("6");
list2.add("7");
list2.add("8");
List<String> list3 = new ArrayList<>();
list3.add("9");
list3.add("10");
list3.add("11");
list3.add("12");
Map<String, String> valueMap = new HashMap<>();
valueMap.put("map1", list.toString());
valueMap.put("SCAN_map2", list2.toString());
valueMap.put("map3", list3.toString());

redisTemplate.opsForHash().putAll("test", valueMap); // {SCAN_map2=[5, 6, 7, 8], map3=[9, 10, 11, 12], map1=[1, 2, 3, 4]}

Cursor<Map.Entry<String, String>> cursor = redisTemplate.opsForHash().scan("test", ScanOptions.scanOptions().match("*SCAN*").build());
if (cursor.hasNext()) {
    while (cursor.hasNext()) {
        Map.Entry<String, String> entry = cursor.next();
        System.out.println(entry.getValue()); // [5, 6, 7, 8]
    }
}

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