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深入解析Spring Boot中RedisTemplate的序列化机制与JSON存储

业余草

共 21378字，需浏览 43分钟

 ·

2024-04-11 21:40

在昨天的文章(SpringBoot 响应 json 数据的后端源码处理流程)中，有人留言说，让我唠叨唠叨 SpringBoot 中 redis 的序列化器。

redis 缓存序列化，用的人很多，但是很少有人关注底层的细节，基于此，我就在写一个姊妹篇，聊聊 SpringBoot 中 redis 相关的序列化知识点。

插播一条 AD，阮一峰老师也推荐过的 Hulu AI，即将涨价。

在 SpringBoot 中，RedisTemplate 比较常用。默认使用 JdkSerializationRedisSerializer 来进行序列化。但是默认的序列化会有个问题：Java 端存完了，取 redis-cli 执行key *，会发现键值都带有\\xAC\\xED\\x00\\x05t\\x00\\x05这种字符，不方便查看，而且这如果在集群环境下会导致问题！

下面，我们就从 RedisTemplate 聊起吧。

RedisTemplate

可以看到 4 个序列化相关的属性 ，主要是用于KEY和VALUE的序列化，比如说我们经常会将 POJO 对象存储到Redis中，一般情况下会使用JSON方式序列化成字符串存储到Redis中 。

SpringBoot 提供的 Redis 数据结构的操作类。

  • ValueOperations 类，提供 Redis String API 操作
  • ListOperations 类，提供 Redis List API 操作
  • SetOperations 类，提供 Redis Set API 操作
  • ZSetOperations 类，提供 Redis ZSet(Sorted Set) API 操作
  • GeoOperations 类，提供 Redis Geo API 操作
  • HyperLogLogOperations 类，提供 Redis HyperLogLog API 操作

StringRedisTemplate

RedisTemplate 支持泛型，StringRedisTemplate K/V 均为 String 类型。

org.springframework.data.redis.core.StringRedisTemplate 继承 RedisTemplate 类，使用 org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer字符串序列化方式。

RedisSerializer序列化接口

RedisSerializer接口是 Redis 序列化接口，用于 Redis KEY 和 VALUE 的序列化。

RedisSerializer 接口的实现类如下：

默认为 Redis 提供了 11 中的序列化方式，归类一下主要分为：

  • JDK序列化方式（默认）
  • String序列化方式
  • JSON序列化方式
  • XML序列化方式

JDK序列化方式（默认）

org.springframework.data.redis.serializer.JdkSerializationRedisSerializer，默认不配置的情况 RedisTemplate 采用的是该数据序列化方式，可以查看一下源码：

SpringBoot 自动化配置 RedisTemplate Bean 对象时，就未设置默认的序列化方式。绝大多数情况下，并不推荐使用 JdkSerializationRedisSerializer 进行序列化。主要是不方便人工排查数据。我们来做个测试：

运行单元测试：

发现 key 跟 value 的值都是 16 进制字符串，可以看到 key 跟 value 实际上保存的都是以byte[]字节数组的格式存储：

key 被序列化成这样，线上通过 key 去查询对应的 value 非常不方便，所以 key 肯定是不能被这样序列化的。value 被序列化成这样，除了阅读可能困难一点，不支持跨语言外，实际上也没多大问题。不过，实际线上场景，还是使用 JSON 序列化居多。

String序列化方式

org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer，字符串和二进制数组都直接转换：

默认的话，StringRedisTemplate的 key 和 value 采用的就是这种序列化方案。

JSON序列话方式

GenericJackson2JsonRedisSerializer

org.springframework.data.redis.serializer.GenericJackson2JsonRedisSerializer 使用 Jackson 实现 JSON 的序列化方式，Generic 单词翻译过来表示：通用的意思，可以看出，是支持所有类。

RedisConfig配置

通过配置方式选择对应 Redis 数据的序列化方式，配置如下：

package com.example.redis.serializer.config;

import com.alibaba.fastjson.support.spring.FastJsonRedisSerializer;
import com.alibaba.fastjson.support.spring.GenericFastJsonRedisSerializer;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonAutoDetect;
import com.fasterxml.jackson.annotation.JsonTypeInfo;
import com.fasterxml.jackson.annotation.PropertyAccessor;
import com.fasterxml.jackson.databind.ObjectMapper;
import com.fasterxml.jackson.databind.jsontype.impl.LaissezFaireSubTypeValidator;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnMissingBean;
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.GenericJackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.RedisSerializer;
import org.springframework.data.redis.serializer.StringRedisSerializer;

/**
 * Redis配置
 */
@Configuration
public class RedisConfig {

    //GenericJackson2JsonRedisSerializer
    @Bean
    @ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate")
    public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory){
        RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
        template.setConnectionFactory(factory);

        //String的序列化方式
        StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
        // 使用GenericJackson2JsonRedisSerializer 替换默认序列化(默认采用的是JDK序列化)
        GenericJackson2JsonRedisSerializer genericJackson2JsonRedisSerializer = new GenericJackson2JsonRedisSerializer();

        //key序列化方式采用String类型
        template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
        //value序列化方式采用jackson类型
        template.setValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer);
        //hash的key序列化方式也是采用String类型
        template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
        //hash的value也是采用jackson类型
        template.setHashValueSerializer(genericJackson2JsonRedisSerializer);
        template.afterPropertiesSet();
        return template;
    }

    //Jackson2JsonRedisSerializer
    //@Bean
    //@ConditionalOnMissingBean(name = "redisTemplate")
    //public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory) {
    //    RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
    //    template.setConnectionFactory(factory);
    //
    //    //String的序列化方式
    //    StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
    //    //使用Jackson2JsonRedisSerialize 替换默认序列化(默认采用的是JDK序列化)
    //    Jackson2JsonRedisSerializer<Object> jackson2JsonRedisSerializer = new Jackson2JsonRedisSerializer<>(Object.class);
    //
    //    // 如果采用Jackson2JsonRedisSerializer序列化方式，没有ObjectMapper配置在强转对象的时候会反序列化失败，也就是User user = (User) redisTemplate.opsForValue().get(key) 会失败;
    //    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    //    objectMapper.setVisibility(PropertyAccessor.ALL, JsonAutoDetect.Visibility.ANY);
    //    objectMapper.activateDefaultTyping(LaissezFaireSubTypeValidator.instance, ObjectMapper.DefaultTyping.NON_FINAL, JsonTypeInfo.As.PROPERTY);
    //    jackson2JsonRedisSerializer.setObjectMapper(objectMapper);
    //
    //    //key序列化方式采用String类型
    //    template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
    //    //value序列化方式采用jackson类型
    //    template.setValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
    //    //hash的key序列化方式也是采用String类型
    //    template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
    //    //hash的value也是采用jackson类型
    //    template.setHashValueSerializer(jackson2JsonRedisSerializer);
    //    template.afterPropertiesSet();
    //    return template;
    //}

    ////FastJsonRedisSerializer
    //@Bean("redisTemplate")
    //public RedisTemplate<String, Object> redisTemplate(RedisConnectionFactory factory){
    //    RedisTemplate<String, Object> template = new RedisTemplate<>();
    //    template.setConnectionFactory(factory);
    //
    //    //String序列化方式
    //    StringRedisSerializer stringRedisSerializer = new StringRedisSerializer();
    //    // 使用FastJsonRedisSerializer替换默认序列化(默认采用的是JDK序列化)
    //    FastJsonRedisSerializer<Object> fastJsonRedisSerializer = new FastJsonRedisSerializer<>(Object.class);
    //
    //    //key序列化方式采用String类型
    //    template.setKeySerializer(stringRedisSerializer);
    //    //value序列化方式采用jackson类型
    //    template.setValueSerializer(fastJsonRedisSerializer);
    //    //hash的key序列化方式也是采用String类型
    //    template.setHashKeySerializer(stringRedisSerializer);
    //    //hash的value也是采用jackson类型
    //    template.setHashValueSerializer(fastJsonRedisSerializer);
    //    template.afterPropertiesSet();
    //    return template;
    //}

}

运行以下测试类：

@Test
void redisTemplateSerializeTest() {
    String redisTemplateStringKey = "redisTemplateStringKey";
    String redisTemplateUserObjectKey = "redisTemplateUserObjectKey";
    String redisTemplateUserArrayObjectKey = "redisTemplateUserArrayObjectKey";
    String redisTemplateJSONObjectKey = "redisTemplateJSONObjectKey";
    String redisTemplateJSONArrayKey = "redisTemplateJSONArrayKey";

    //序列化String类型和反序列化String类型
    redisTemplate.opsForValue().set(redisTemplateStringKey, "austin");
    String austin = (String) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateStringKey);
    System.out.println("stringGet: " + austin);

    //序列化Object对象类型和反序列化Object对象类型 (User对象)
    User user = new User("123", "austin", 25);
    redisTemplate.opsForValue().set(redisTemplateUserObjectKey, user);
    User userGet = (User) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateUserObjectKey);
    System.out.println("userGet: " + userGet);

    //序列化Object对象数组类型和反序列化Object对象数组类型 (User[]对象数组)
    User user1 = new User("1", "austin1", 25);
    User user2 = new User("2", "austin2", 25);
    User[] userArray = new User[]{user1, user2};
    redisTemplate.opsForValue().set(redisTemplateUserArrayObjectKey, userArray);
    User[] userArrayGet = (User[]) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateUserArrayObjectKey);
    System.out.println("userArrayGet: " + userArrayGet);

    //序列化JSONObject对象类型和反序列化JSONObject对象类型
    JSONObject jsonObject = new JSONObject();
    jsonObject.put("id", "123");
    jsonObject.put("name", "austin");
    jsonObject.put("age", 25);
    redisTemplate.opsForValue().set(redisTemplateJSONObjectKey, jsonObject);
    JSONObject jsonObjectGet = (JSONObject) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateJSONObjectKey);
    System.out.println("jsonObjectGet: " + jsonObjectGet);

    //序列化JSONArray对象类型和反序列化JSONArray对象类型
    JSONArray jsonArray = new JSONArray();
    JSONObject jsonObject1 = new JSONObject();
    jsonObject1.put("id", "1");
    jsonObject1.put("name", "austin1");
    jsonObject1.put("age", 25);
    JSONObject jsonObject2 = new JSONObject();
    jsonObject2.put("id", "1");
    jsonObject2.put("name", "austin2");
    jsonObject2.put("age", 25);
    jsonArray.add(jsonObject1);
    jsonArray.add(jsonObject2);
    redisTemplate.opsForValue().set(redisTemplateJSONArrayKey, jsonArray);
    JSONArray jsonArrayGet = (JSONArray) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateJSONArrayKey);
    System.out.println("jsonArrayGet: " + jsonArrayGet);
}

观察 redis 数据的存储格式：

key- value ：

  • 字符串类型 
Key: redisTemplateStringKey
Value: "austin"
  • 对象类型 
Key: redisTemplateUserObjectKey
Value:
{
    "@class": "com.example.jedisserializefrombytestojson.User",
    "id": "123",
    "name": "austin",
    "age": 25
}
  • 对象数组类型 
Key: redisTemplateUserArrayObjectKey
Value: 
[
    "[Lcom.example.jedisserializefrombytestojson.User;",
    [
        {
            "@class": "com.example.jedisserializefrombytestojson.User",
            "id": "1",
            "name": "austin1",
            "age": 25
        },
        {
            "@class": "com.example.jedisserializefrombytestojson.User",
            "id": "2",
            "name": "austin2",
            "age": 25
        }
    ]
]
  • JSONObject类型 
Key: redisTemplateJSONObjectKey
Value:
{
    "@class": "com.alibaba.fastjson.JSONObject",
    "name": "austin",
    "id": "123",
    "age": 25
}
  • JSONArray类型 
Key: redisTemplateJSONArrayKey
Value: 
[
    "com.alibaba.fastjson.JSONArray",
    [
        {
            "@class": "com.alibaba.fastjson.JSONObject",
            "name": "austin1",
            "id": "1",
            "age": 25
        },
        {
            "@class": "com.alibaba.fastjson.JSONObject",
            "name": "austin2",
            "id": "1",
            "age": 25
        }
    ]
]

运行 redisTemplateSerializeTest 测试类，结果发现该方式序列化和反序列化都没有问题，果然是通用性序列化方式：

我们来思考下，在将一个对象序列化成一个字符串，怎么保证字符串反序列化成对象的类型呢？Jackson 通过 Default Typing，会在字符串多冗余一个类型，这样反序列化就知道具体的类型了。

从结果发现，使用 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化方式，String 类型、对象、对象数组、JSONObject、JSONArray 序列化和反序列化都没有问题，value 值序列化后多了 @class 属性，反序列化的对象的类型就可以从这里获取到。@class 属性完美解决了反序列化后的对象类型，所以实际项目中，目前很多采用 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化方式。

Jackson2JsonRedisSerializer

org.springframework.data.redis.serializer.Jackson2JsonRedisSerializer

观察 redis 数据的存储格式：

key- value:

  • 字符串类型 
Key: redisTemplateStringKey
Value: "austin"
  • 对象类型 
Key: redisTemplateUserObjectKey
Value:
{
    "id": "123",
    "name": "austin",
    "age": 25
}

与上面 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化方式结果不同的是，value 没有 @class 属性。

  • 对象数组类型 
Key: redisTemplateUserArrayObjectKey
Value: 
[
    {
        "id": "1",
        "name": "austin1",
        "age": 25
    },
    {
        "id": "2",
        "name": "austin2",
        "age": 25
    }
]

与上面 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化方式结果不同的是，value 没有"@class": "com.example.jedisserializefrombytestojson.User"对象类型属性。

  • JSONObject类型 
Key: redisTemplateJSONObjectKey
Value:
{
    "name": "austin",
    "id": "123",
    "age": 25
}

与上面 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化方式结果不同的是，value 没有"@class": "com.alibaba.fastjson.JSONObject"属性。

  • JSONArray类型 
Key: redisTemplateJSONArrayKey
Value: 
[
    {
        "name": "austin1",
        "id": "1",
        "age": 25
    },
    {
        "name": "austin2",
        "id": "1",
        "age": 25
    }
]

与上面 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化方式结果不同的是，value 没有"com.alibaba.fastjson.JSONArray"对象类型属性。

Jackson2JsonRedisSerializer 与 GenericJackson2JsonRedisSerializer 序列化结果不同的是，前者并没有 @class 或者 @type 类型属性，这种序列化方式可能会导致获取 redis 数据反序列化成 POJO 对象时候出错，导致反序列化失败，所以一般也很少使用该方式。

比如在对象强制转换的情况，会报错：

报错信息很明显，不能直接将 JSONObject 对象强制转换成 User 对象，不能通过方式获取转换：

//该方式强转会报错
User userGet = (User) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateUserObjectKey);

而正确的方式应该是：

//通过com.fastxml.jackson的ObjectMapper对象进行转换
Object userObject = redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateUserObjectKey);
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
User userGet = objectMapper.convertValue(userObject, User.class);
System.out.println("userGet: " + userGet);

这也是 redis 序列化和反序列化主要非常注意地方。

总结

采用GenericJackson2JsonRedisSerializer序列化方式对于 String、对象、对象数组、JSONObject、JSONArray 的序列化反序列化操作都正常，对象强转是没有任何问题，但是采用Jackson2JsonRedisSerializer序列化方式在对象强制时，也就是使用 User userGet = (User) redisTemplate.opsForValue().get(redisTemplateUserObjectKey);方式获取对象，会操作对象转换失败，建议的解决方式是默认都采用 com.fastxml.jackson 的 ObjectMapper 对象进行转换，也就是：

ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
objectMapper.convertValue(Object fromValue, Class<T> toValueType);

该方式支持将任意类型的 Object 对象转换为相应的实体对象。

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