如何使用Redis作为关系数据库

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<Downtime, String> {

}

Redis，Java示例：

public interface DowntimeRedisRepository extends RedisDocumentRepository<DowntimeDoc, String> {

}

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, String> {

    Downtime findFirstByCauseIdOrderByBeginDate(String causeId);
}

Redis，Java示例：

public interface DowntimeRedisRepository extends RedisDocumentRepository<DowntimeDoc, String> {

    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<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。