Java 是如何操作Redis的?从 Spring Data Redis中RedisTemplate 源码分析 ZSet 调用链

用户66767509379
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刚开始学习 Redis 时，我一直有一个疑问：

MySQL 可以通过 JDBC 操作，那么 Java 又是怎样把 ZADD、ZRANGE 等命令发送给 Redis 的？

在 Spring Data Redis 中，我们通常通过 RedisTemplate 操作 Redis：

  ZSetOperations zSetOperations = redisTemplate.opsForZSet();

        //zadd
        zSetOperations.add("zset1","a",10);
        zSetOperations.add("zset1","b",12);
        zSetOperations.add("zset1","c",7);
        //当在redis库中有对应的value值时,再添加score时会进行覆盖


   		//zrange
        Set zset1 = zSetOperations.range("zset1", 0, -1);
        System.out.println(zset1);
        //[c, a, b] 按照分数从小到大排列

看起来只有几行代码，背后却经历了完整的调用过程：

RedisTemplate.opsForZSet()
→ DefaultZSetOperations
→ 序列化 key 和 value
→ RedisTemplate.execute()
→ RedisConnection
→ Lettuce 或 Jedis
→ Redis Server
→ 反序列化结果

接下来我们以 opsForZSet() 和 range() 为例，分析 Spring Data Redis 操作 Redis 的核心原理。

一、opsForZSet() 返回的是什么？

RedisTemplate 本身没有把所有 ZSet 方法都直接暴露出来，而是提供了一个专门操作 ZSet 的接口：

ZSetOperations<K, V>

它的默认实现类是：

DefaultZSetOperations<K, V>

RedisTemplate 中的源码结构可以简化为：

public class RedisTemplate<K, V> {

    private final ZSetOperations<K, V> zSetOps =
            new DefaultZSetOperations<>(this);

    public ZSetOperations<K, V> opsForZSet() {
        return this.zSetOps;
    }
}

如图 在这里插入图片描述

RedisTemplate 创建并保存 DefaultZSetOperations， 调用 opsForZSet() 时直接返回已有的 zSetOps 对象。

从源码可以得到两个结论：

  1. opsForZSet() 返回的实际对象是 DefaultZSetOperations；
  2. zSetOps 是成员变量，并不是每次调用都重新创建。

二、为什么 Operations 中保存的是同一个 RedisTemplate？

new DefaultZSetOperations<>(this)

这段代码位于 RedisTemplate 类中，因此这里的 this 指向当前的 RedisTemplate 对象。

DefaultZSetOperations 会把这个对象继续传给父类 AbstractOperations：

class AbstractOperations<K, V> {

    final RedisTemplate<K, V> template;

    AbstractOperations(RedisTemplate<K, V> template) {
        this.template = template;
    }
}

最终对象关系可以理解为：

RedisTemplate@10175
└── zSetOps → DefaultZSetOperations@10223
                └── template → RedisTemplate@10175

内存中只有一个 RedisTemplate 对象，只是多个变量保存了它的引用。

但需要注意，DefaultZSetOperations 本身并不是 RedisTemplate，它只是持有了模板对象的引用。

三、ZADD 是如何执行的？

业务代码：

zSetOps.add("zset1", "a", 10);

最终会进入 DefaultZSetOperations.add()，核心逻辑可以简化为：

public Boolean add(K key, V value, double score) {
    byte[] rawKey = rawKey(key);
    byte[] rawValue = rawValue(value);

    return execute(connection ->
            connection.zAdd(rawKey, score, rawValue));
}

这个方法完成了三件事：

key   → 序列化为 byte[]
value → 序列化为 byte[]
score → 直接作为 double 传递

然后通过：

connection.zAdd(rawKey, score, rawValue)

执行 Redis 的：

ZADD zset1 10 a

需要注意，Java 泛型并不决定 Redis 中真正保存的数据格式：

RedisTemplate<String, String>

这里只表示 Java 编译阶段 key 和 value 应该是 String。

真正决定数据如何转换成字节的是：

keySerializer
valueSerializer

四、range() 的完整调用链

业务代码：

Set<String> values =
        zSetOps.range("zset:demo", 0, -1);

其中：

0  表示第一个成员
-1 表示最后一个成员

因此：

range(key, 0, -1)

表示按照排名查询全部成员，而不是按照分数范围查询。

它的整体调用链为：

DefaultZSetOperations.range()
→ rawKey()
→ RedisTemplate.execute()
→ RedisConnection.zRange()
→ 返回 Set<byte[]>
→ deserializeValues()
→ 返回 Set<V>

如图: 我把range方法的调用过程截图展示出来

range() 先序列化 key，再通过 RedisTemplate 获取连接并执行 zRange，最后把 Redis 返回的字节数据反序列化为 Java 对象。

五、range() 源码做了什么？

核心源码可以简化为：

public Set<V> range(K key, long start, long end) {
    byte[] rawKey = rawKey(key);

    Set<byte[]> rawValues =
            execute(connection ->
                    connection.zRange(rawKey, start, end));

    return deserializeValues(rawValues);
}

整个方法分为三个阶段。

1. rawKey() 序列化 key

Redis 服务器不认识 Java 中的 String、实体类等对象。

因此：

String key = "zset:demo";

需要先转换为：

byte[]

rawKey() 的核心逻辑为：

byte[] rawKey(Object key) {
    Assert.notNull(key, "non null key required");

    return keySerializer.serialize(key);
}

如果没有配置序列化器，并且 key 本身已经是 byte[]，则可以直接使用；否则会调用 key serializer 完成序列化。

2. execute() 获取连接并执行命令

DefaultZSetOperations 自己不负责创建 Redis 连接。

它会通过父类中保存的 template 调用：

template.execute(callback);

RedisTemplate.execute() 主要负责：

通过 RedisConnectionFactory 获取连接
→ 执行回调中的 Redis 命令
→ 处理异常
→ 释放连接

回调代码是：

connection ->
        connection.zRange(rawKey, start, end)

可以理解为：

当 RedisTemplate 给我一个 RedisConnection 后，就调用它的 zRange() 方法。

通过连接工厂获取连接。

是否使用连接池，取决于项目使用的是 Lettuce 还是 Jedis，以及具体的连接配置。

3. deserializeValues() 反序列化结果

Redis 返回的成员在底层表现为：

Set<byte[]>

例如：

byte[]("a")
byte[]("b")

Spring Data Redis 还需要调用：

deserializeValues(rawValues)

使用 value serializer 把每个字节数组恢复为 Java 对象：

Set<byte[]>
→ 逐个反序列化
→ Set<String>

最终业务代码拿到的才是：

Set<String>

六、RedisConnection 之后发生了什么？

RedisConnection 是 Spring Data Redis 定义的统一连接接口。

如果项目使用 Lettuce，大致调用过程为：

RedisConnection.zRange()
→ LettuceZSetCommands.zRange()
→ Lettuce客户端
→ 编码Redis命令
→ 通过网络发送给Redis Server

如果使用 Jedis，则会进入对应的 Jedis 实现。

这样设计的好处是，上层的 RedisTemplate 和业务代码不需要关心底层到底使用哪个 Redis 客户端。

完整流程可以表示为：

Java代码
→ ZSetOperations
→ RedisTemplate
→ RedisConnection
→ Lettuce或Jedis
→ Redis Server

总结

通过 ZSetOperations.range() 的源码，可以得到以下结论：

  1. RedisTemplate 会提前创建并保存 DefaultZSetOperations 对象。
  2. opsForZSet() 只是返回已有对象，并不会每次重新创建。
  3. DefaultZSetOperations 持有原 RedisTemplate 的引用。
  4. Java 中的 key 和 value 需要先通过序列化器转换为 byte[]。
  5. Operations 将具体操作交给 RedisTemplate.execute()。
  6. RedisTemplate 负责获取连接、执行回调和释放连接。
  7. RedisConnection 最终通过 Lettuce 或 Jedis 将命令发送给 Redis。
  8. Redis 返回的字节数据还需要经过反序列化，才能变成 Java 对象。

整个 range() 调用可以概括为：

Java key
→ 序列化为 byte[]
→ 执行 ZRANGE
→ 获得 Set<byte[]>
→ 反序列化
→ 返回 Set<V>

ZSetOperations 是面向 ZSet 的操作入口，而序列化、连接管理和命令执行等基础能力，仍然由 RedisTemplate 统一提供。

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