Redis 是什么

Redis 是 開(kāi)源，內(nèi)存 中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)系統(tǒng)，它可以用作數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存和消息中間件。它支持多種類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如 字符串strings， 散列 hashes， 列表 lists， 集合 sets， 有序集合 sorted sets 與范圍查詢， bitmaps， hyperloglogs 和 地理空間（geospatial） 索引半徑查詢。

Redis 還內(nèi)置了 復(fù)制（replication），LUA腳本（Lua scripting）， LRU驅(qū)動(dòng)事件（LRU eviction），事務(wù)（transactions） 和不同級(jí)別的 磁盤(pán)持久化（persistence）， 并通過(guò) Redis哨兵（Sentinel）和自動(dòng) 分區(qū)（Cluster）提供高可用性（high availability）。

嗯，沒(méi)錯(cuò)這就是 redis 中文官方網(wǎng)站上面的介紹，簡(jiǎn)潔明了。

NoSQL 是什么

我們知道 redis 是一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù) NoSQL 。而為什么出現(xiàn) NoSQL？NoSQL 又是什么呢？

單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)的年代

在一個(gè)網(wǎng)站訪問(wèn)量不大的時(shí)候，我們使用一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)就足以應(yīng)對(duì)流量請(qǐng)求。

緩存 + 拆分

隨著訪問(wèn)量的上升，一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)不能滿足我們的需求了。為了更高的性能，我們?cè)谥虚g加上了一個(gè)緩存層并且將數(shù)據(jù)庫(kù)做了集群、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和讀寫(xiě)分離。

而這里的緩存就是 NoSQL，當(dāng)然做緩存也只是 NoSQL 的一種功能，就像 Redis 并不僅僅有緩存這一種功能。比如它還能實(shí)現(xiàn) 簡(jiǎn)單的消息隊(duì)列，解決Session共享，計(jì)數(shù)器，排行榜，好友關(guān)系處理 等等功能，可見(jiàn) Redis 是一個(gè)非常強(qiáng)大工具，讓我們來(lái)學(xué)習(xí)它吧！

Redis 通用命令

首先我們拋開(kāi)數(shù)據(jù)類型來(lái)講關(guān)于 Redis 的通用命令。

操作 key 和 value

Redis 是一種 key value 存儲(chǔ)的緩存數(shù)據(jù)庫(kù)，所有的數(shù)據(jù)都有一個(gè)自己唯一的key。

這里為了方便演示，我使用了字符串相關(guān)的設(shè)置命令

•  keys [pattern] 獲取符合要求的所有key。時(shí)間復(fù)雜度為 O(n)，一般在生產(chǎn)環(huán)境中不使用，因?yàn)?Redis 是單線程的，執(zhí)行耗時(shí)的任務(wù)會(huì)阻塞其他任務(wù)。一般會(huì)使用 scan 命令替代(非阻塞)。

•  dbsize 獲取當(dāng)前存儲(chǔ)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。
•  exists key 判斷是否存在該key
•  del key 刪除指定數(shù)據(jù)
•  type key 獲取指定key的數(shù)據(jù)類型
•  rename key newkey 重命名

過(guò)期時(shí)間

Redis 中很多數(shù)據(jù)都是用來(lái)作為緩存數(shù)據(jù)的，而作為緩存就需要有過(guò)期時(shí)間，在 Redis 中提供了很強(qiáng)大的過(guò)期時(shí)間設(shè)置功能。

•  expire key seconds 為某個(gè) key 設(shè)置過(guò)期時(shí)間。
•  ttl key 查看某個(gè) key 的剩余時(shí)間，返回正數(shù)代表剩余的時(shí)間，-1代表永久，-2代表已過(guò)期或不存在。

Redis 的五種基本數(shù)據(jù)類型

在上面我說(shuō)到了很多 Redis 作為緩存能實(shí)現(xiàn)的其他功能，比如計(jì)數(shù)器，排行榜，好友關(guān)系等，這些實(shí)現(xiàn)的依據(jù)就是靠著 Redis 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在整個(gè) Redis 中一共有五種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(還有些高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以后會(huì)講)，他們分別是 字符串strings， 散列 hashes， 列表 lists， 集合 sets， 有序集合 sorted sets。

字符串 string

在絕大部分編程語(yǔ)言中都有 String 字符串類型，對(duì)于作為數(shù)據(jù)庫(kù)的 Redis 也是必不可少的。

•  set key value 設(shè)置值
•  get key 獲取某個(gè)key的值
•  mset key1 value1 key2 value2 批量設(shè)置并且是原子的，可以用來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)間消耗
•  mget key1 key2 批量獲取并且是原子的，可以用來(lái)減少網(wǎng)絡(luò)時(shí)間消耗 

•  incr key 自增指定key的值
•  decr key 自減指定key的值
•  incrby key value 自增指定數(shù)值
•  decrby key value 自減指定數(shù)值
•  incrbyfloat key floatvalue 增加指定浮點(diǎn)數(shù)，前面幾個(gè)操作就可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器的功能。

•  setnx key value 如果不存在該key則可以設(shè)置成功，否則會(huì)失敗，加上過(guò)期時(shí)間限制，則是redis實(shí)現(xiàn)分布式鎖的一種方式（后面會(huì)提到）。
•  set key value xx 與前面相反，如果存在則設(shè)置成功，否則失敗(相當(dāng)于更新操作)

hash

其實(shí)我們可以理解 hash 為 小型 Redis ，Redis 在底層實(shí)現(xiàn)上和 Java 中的 HashMap 差不多，都是使用 數(shù)組 + 鏈表 的二維結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。

不同的是，在 Redis 中字典的值只能是字符串，而且他們 rehash 的方式不一樣，在 Redis 中使用的是 漸進(jìn)式rehash 。

在 rehash 的時(shí)候會(huì)保留新舊兩個(gè) hash 字典，在數(shù)據(jù)遷移的時(shí)候會(huì)將舊字典中的內(nèi)容一點(diǎn)一點(diǎn)遷移到新字典中，查詢的同時(shí)會(huì)查詢兩個(gè) hash 字典，等數(shù)據(jù)全部遷移完成才會(huì)將新字典代替就字典。

下面我們來(lái)看一下關(guān)于 hash 的基本操作。

•  hset key field value 設(shè)置字典中某個(gè)key的值
•  hsetnx key field value 設(shè)置字典中某個(gè)key的值(不存在的)
•  hmset key field1 value1 field2 value2 … 批量設(shè)置
•  hget key field 獲取字典中某個(gè)key的值
•  hmget key field1 field2 批量獲取
•  hgetall key 獲取全部   

•  hdel key field 刪除某個(gè)key
•  hexists key field 判斷是否存在
•  hlen key 獲取指定key對(duì)應(yīng)的字典中的存儲(chǔ)個(gè)數(shù)
•  hvals key 返回所有的value
•  hkeys key 返回所有的key   

• hincrby key field increValue 增加某個(gè)value的值(也可以增加負(fù)數(shù))
• hincrbyfloat key field floatValue 增加某個(gè)value的值(浮點(diǎn)數(shù))

list

Redis 中的列表相當(dāng)于 Java 中的 LinkedList(雙向鏈表) ，也就是底層是通過(guò) 鏈表 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以對(duì)于 list 來(lái)說(shuō) 插入刪除操作很快，但 索引定位非常慢。

Redis 提供了許多對(duì)于 list 的操作，如出，入等操作，你可以充分利用它們來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè) 棧 或者 隊(duì)列。

下面我們來(lái)看一下關(guān)于 list 的基本操作。

•  lpush key item1 item2 item3… 從左入棧
•  rpush key item1 item2 item3… 從右入棧
•  lpop key 從左出棧
•  rpop key 從右出棧
•  lindex key index 獲取指定索引的元素 O(n)謹(jǐn)慎使用
•  lrange key start end 獲取指定范圍的元素 O(n)謹(jǐn)慎使用   

• linsert key before|after item newitem 在指定元素的前面或者后面添加新元素
• lrem key count value 刪除指定個(gè)數(shù)值為value的元素
  
  •   count = 0 :刪除所有值為value的元素
  •   count > 0 :從左到右刪除 count 個(gè)值為 value 的元素
  •   count < 0 :從右到做刪除 |count| 個(gè)值為 value 的元素
•  ltrim key start end 保留指定范圍的元素
•  lset key index newValue 更新某個(gè)索引的值

•  blpop key timeout 沒(méi)有則阻塞(timeout指定阻塞時(shí)間 為0代表永久)
•  brpop key timeout 沒(méi)有則阻塞(timeout指定阻塞時(shí)間 為0代表永久) 這兩個(gè)可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)消費(fèi)者生產(chǎn)者

總結(jié)來(lái)說(shuō)我們可以使用 左入又出或者右入左出 來(lái)實(shí)現(xiàn)隊(duì)列，左入左出或者右入右出 來(lái)實(shí)現(xiàn)棧。

set

Redis 中的 set 相當(dāng)于 Java 中的 HashSet(無(wú)序集合)，其中里面的元素不可以重復(fù)，我們可以利用它實(shí)現(xiàn)一些去重的功能。我們還有對(duì)幾個(gè)集合進(jìn)行取交集，取并集等操作，這些操作就可以獲取不同用戶之間的共同好友，共同愛(ài)好等等。

下面我們就來(lái)看一下關(guān)于 set 的一些基本操作。

•  sadd key value 添加元素
•  sdel key value 刪除某個(gè)元素
•  sismember key value 判斷是否是集合中的元素
•  srandmember key count 隨機(jī)獲取指定個(gè)數(shù)的元素(不會(huì)影響集合結(jié)構(gòu))
•  spop key count 從集合中隨機(jī)彈出元素(會(huì)破壞結(jié)合結(jié)構(gòu))
•  smembers key 獲取集合所有元素 O(n)復(fù)雜度
•  scard key 獲取集合個(gè)數(shù)

•  sinter set1 set2 … 獲取所有集合中的交集
•  sdiff set1 set2 … 獲取所有集合中的差集
•  sunion set1 set2 … 獲取所有集合中的并集

zset

Redis 中的 zset 是一個(gè) 有序集合，通過(guò)它可以實(shí)現(xiàn)很多有意思的功能，比如學(xué)生成績(jī)排行榜，視頻播放量排行榜等等。

zset 中是使用 跳表 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們知道只有數(shù)組這種連續(xù)的空間才能使用二分查找進(jìn)行快速的定位，而鏈表是不可以的。跳表幫助鏈表查找的時(shí)候節(jié)省了很多時(shí)間(使用跳的方式來(lái)遍歷索引來(lái)進(jìn)行有序插入)，如果不了解跳表的同學(xué)可以補(bǔ)習(xí)一下。

Redis 中的事務(wù)和管道

管道 Pipeline

在某些場(chǎng)景下我們?cè)谝淮尾僮髦锌赡苄枰獔?zhí)行多個(gè)命令，而如果我們只是一個(gè)命令一個(gè)命令去執(zhí)行則會(huì)浪費(fèi)很多網(wǎng)絡(luò)消耗時(shí)間，如果將命令一次性傳輸?shù)?Redis 中去再執(zhí)行，則會(huì)減少很多開(kāi)銷時(shí)間。

但是需要注意的是 pipeline 中的命令并不是原子性執(zhí)行的，也就是說(shuō)管道中的命令到達(dá) Redis 服務(wù)器的時(shí)候可能會(huì)被其他的命令穿插。

事務(wù)

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)具有 ACID 特性，Redis 能保證A（原子性）和I（隔離性），D（持久性）看是否有配置 RDB或者 AOF 持久化操作，但無(wú)法保證一致性，因?yàn)?Redis 事務(wù)不支持回滾。

我們可以簡(jiǎn)單理解為 Redis 中的事務(wù)只是比 Pipeline 多了個(gè)原子性操作，也就是不會(huì)被其他命令給分割，如上圖。

•  multi 事務(wù)開(kāi)始的標(biāo)志
•  exec 事務(wù)執(zhí)行

•  discard 清除在這個(gè)事務(wù)中放入隊(duì)列的所有命令，即解除整個(gè)事務(wù)。
•  watch key 在事務(wù)開(kāi)始前監(jiān)控某個(gè)元素，如果在提交事務(wù)的時(shí)候發(fā)現(xiàn)這個(gè)元素的值被其他客戶端更改了則事務(wù)會(huì)運(yùn)行失敗。
•  unwatch key 解除監(jiān)控

Redis常用命令總結(jié)

大圖：https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/11/8/16e49e23acdfe101

好了，這就是這篇文章全部的內(nèi)容了，對(duì)于 Redis 你還有多少遺忘的或者沒(méi)學(xué)習(xí)到的呢？