Redis

Redis是一個開源（BSD許可）的內存數(shù)據(jù)結構存儲，用作數(shù)據(jù)庫、緩存和消息代理。Redis提供數(shù)據(jù)結構，如strings, hashes, lists, sets, sorted sets with range queries, bitmaps, hyperloglogs, geospatial indexes, and streams.。Redis具有內置復制、Lua腳本、LRU eviction、事務和不同級別的磁盤持久性，并通過Redis Sentinel和Redis Cluster的自動分區(qū)提供高可用性。

一、Redis基本數(shù)據(jù)結構

1. 字符串 （String）

字符串類型是Redis中最為基礎的數(shù)據(jù)存儲類型，它在Redis中是二進制安全的，這意味著該類型可以接受任何格式的數(shù)據(jù)，如JPEG圖像數(shù)據(jù)或json對象描述信息等。在Redis中字符串類型的value最多可以容納的數(shù)據(jù)長度是512M。

常用命令：

• set key value 設置值
• get key 獲取值
• getset 將給定的值設置進去，并返回舊值
• mget key1 key2... 獲取一個或多個key的值
• setnx key value 當key不存在時才設置值
• incr key 將key存儲的值+1
• incrby key increment 將 key 所儲存的值加上給定的增量值（increment）
• decr key 將key存儲的值-1
• decrby key increment 將 key 所儲存的值減去給定的增量值（increment）
• strlen key 返回key所存儲的字符串的長度

注意：

1.字符串a(chǎn)ppend命令會使用更多的內存

2.整數(shù)共享：如果能使用整數(shù)，就盡量使用整數(shù)

3.整數(shù)精度問題：redis能保證16位精度，17-18位的大整數(shù)就會丟失精度

2. 散列（hash）

Redis中Hash類型可以看成句又String key和String value的map容器。所以該類型非常適合存儲對象的信息。

常用命令：

• hset key field value
• hget key field
• hmset key field1 value1 [field2 value2 ] 同時set多個field值
• hmget key field1 [field2]
• hgetall key 獲取key的所有值
• hincrby key field increment 給指定的key的field增加給定的增量值(increment)
• hkeys key 獲取某個key的所有field
• hvals key 獲取某個key的所有value
• hlen key 獲取hash表中字段的數(shù)量
• hexists key field 查看hash表中的字段是否存在
• hdel key field1 [field2] 刪除一個或多個hash表字段

3. 列表（list）

在Redis中，List類型是按照插入順序排序的字符串鏈表。和數(shù)據(jù)庫結構中的普通鏈表一樣，可以在頭部和尾部添加新的元素。在插入時如果鍵不存在，Redis將為該鍵創(chuàng)建一個新的鏈表。與此相反，如果鏈表中所有的元素均被移除，那么該鍵也會被從數(shù)據(jù)庫中刪除。

常用命令：

• lpush key value1 [value2] 將一個值或多個值插入到列表頭部
• rpush key value1 [value2] 將一個值或多個值插入到列表尾部
• lrange key start stop 獲取列表指定范圍的元素
• lpop key 移出并獲取列表中的第一個元素
• rpop key 移出并獲取列表中的最后一個元素
• blpop key1 [key2 ] timeout 阻塞性的移出并獲取列表的第一個元素，如果沒有元素就會阻塞到超時或有元素為止
• brpop key1 [key2 ] timeout 阻塞性的移出并獲取列表的最后一個元素，如果沒有元素就會阻塞到超時或有元素為止
• lindex key index 通過索引位置獲取列表中的元素
• llen key 獲取列表長度
• lset key index value 通過索引位置設置值
• ltrim key start stop 對一個列表進行修剪，只保留指定區(qū)間的元素，區(qū)間外的都刪除掉

4. 集合（Set）

Redis 的 Set 是 String 類型的無序集合。集合成員是唯一的，這就意味著集合中不能出現(xiàn)重復的數(shù)據(jù)。Redis 中集合是通過哈希表實現(xiàn)的，所以添加，刪除，查找的復雜度都是 O(1)。集合中最大的成員數(shù)為 2^32 - 1

常用命令：

• sadd key member1 [member2] 向集合中添加元素
• scard key 獲取集合的成員數(shù)
• sdiff key1 [key2] 返回第一個集合與其他集合之間的差異
• sinter key1 [key2] 返回給定所有集合的交集
• sunion key1 [key2] 返回給定集合的并集
• sismember key member 判斷member元素是否是集合中的成員
• smembers key 返回集合中所有成員
• spop key 移除并返回集中中的一個隨機元素
• srandmember key [count] 返回集合中一個或多個隨機數(shù)
• srem key member1 [member2] 移除集合中一個或多個成員

5. 有序集合（sorted set）

Redis 有序集合和集合一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重復的成員。不同的是每個元素都會關聯(lián)一個 double 類型的分數(shù)。redis 正是通過分數(shù)來為集合中的成員進行從小到大的排序。

常用命令：

• zadd key score1 member1 [score2 member2] 向有序集合中添加一個或多個成員，或更新已有成員的分數(shù)
• zcard key 獲取有序集合中的成員數(shù)量
• zrange key start end [withscores] 通過索引區(qū)間返回有序集合中的成員
• zrevrange key start stop [WITHSCORES] 通過索引區(qū)間返回有序集合中的成員，分數(shù)從高到低
• zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 通過分數(shù)返回有序集合指定區(qū)間內的成員
• zrevrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 通過分數(shù)返回有序集合指定區(qū)間內的成員，分數(shù)由高到低排序
• zrem key member [member ...] 移除
• zremrangebyrank key start stop 移除給定排名區(qū)間的所有成員
• zremrangebyscore key min max 移除給定分數(shù)區(qū)間的所有成員
• zscore key member 返回有序集合中成員的分數(shù)

二、Redis的高級數(shù)據(jù)結構

1. HyperLogLog

Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 結構。Redis HyperLogLog是用來做基數(shù)統(tǒng)計的算法，HyperLogLog的優(yōu)點是，在輸入元素的數(shù)量或者體積非常非常大時，計算基數(shù)所需的空間總是固定 的、并且是很小的。不過這個是估算，有一定的誤差。

基數(shù)計算指的是統(tǒng)計一批元素中不重復元素的個數(shù)，比如UV的統(tǒng)計。實現(xiàn)基數(shù)統(tǒng)計最常見的是用Set這種數(shù)據(jù)結構。但是大數(shù)據(jù)量下Set會占用很大的存儲空間。

常用命令：

• pfadd key element [element ...] 添加指定元素到HyperLogLog 中
• pfcount key [key ...] 返回給定key的基數(shù)估算值
• pfmerge destkey sourcekey [sourcekey ...] 將多個hyperloglog 合為一個

2. GEO

Redis GEO主要用于存儲地理位置信息，并對其進行操作。該功能在Redis3.2版本增加

常用命令：

• geoadd key longitude latitude member [longitude latitude member ...] 添加地理位置坐標
• geopos key member [member ...] 返回指定member的經(jīng)緯度
• geodist key member1 member2 [m|km|ft|mi] 計算兩個位置的距離 后面的是單位

m【米】 km【千米】 ft【英尺】 mi【英里】

• georadius key longitude latitude radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key] 以給定的經(jīng)緯度為中心，返回鍵包含的元素中，與中心距離不超過給定最大距離的所有位置元素
• georadiusbymember key member radius m|km|ft|mi [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC] [STORE key] [STOREDIST key] 同上，只不過中心位置的傳參由經(jīng)緯度變成了member
• geohash key member [member ...] 獲取一個或多個元素的geohash值

3. BitMap

BitMap的原理上一篇已經(jīng)講過了，它可以用作大數(shù)據(jù)量的存儲，不過存儲的內容只能是0或1. 可以使用在10億用戶的在線狀態(tài)，1代表在線，0代表離線。

value值只能是0、1

• setbit key offset value
• getbit key offset
• bitcount key 獲取值為1的個數(shù)

三、Redis 高級特性

1. Redis事務

Redis的事務與數(shù)據(jù)庫的事務概念不同，Redis會將一個事務中的所有命令序列化,然后按順序執(zhí)行。Redis不可能在一個Redis事務的執(zhí)行過程中插入執(zhí)行另一個客戶端發(fā)出的請求，事務中任意命令失敗不影響其他命令的執(zhí)行，也不會回滾。

2. 發(fā)布訂閱

發(fā)布訂閱是一種通信模式，發(fā)送者發(fā)送消息，訂閱者接受消息。客戶端可以訂閱多個頻道，然后有新消息發(fā)送給頻道，訂閱該頻道的客戶端就都能收到消息。

常用命令：

• subscribe channel [channel ...] 訂閱一個或多個頻道
• psubscribe pattern [pattern ...] 訂閱一個或多個符合給定模式的頻道
• publish channel message 將消息發(fā)送到指定通道
• unsubscribe [channel [channel ...]] 退訂給定的頻道
• punsubscribe channel [channel ...] 退訂所有給定模式的頻道。

3. 腳本

Redis 腳本通過Lua解釋器來執(zhí)行腳本，Redis 2.6 版本通過內嵌支持Lua環(huán)境

基本語法如下：
EVAL script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

例子：

EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second

4. Redis Stream

Redis Stream是5.0版本新增的數(shù)據(jù)結構。Redis Stream主要用于消息隊列，Redis本身有一個發(fā)布/訂閱功能，但是它有一個缺點，消息沒有持久化，如果網(wǎng)絡中斷或宕機，數(shù)據(jù)就會丟失。

Redis Stream提供了消息的持久化和主備復制功能，它有一個消息鏈表，把所有加入的消息都串起來，每個消息都有唯一的ID和內容。

常用命令：

• xadd key ID field value [field value ...] 添加消息

xadd mystream * name sa surname occc (*代表id由redis生成)

• xdel key ID [ID ..] 刪除消息
• xrange key start end [COUNT count] 查看消息

xrange mystream - + (- 代表最小值，+ 代表最大值)

• xgroup [CREATE key groupname id-or-$] [SETID key groupname id-or-$] [DESTROY key groupname] [DELCONSUMER key groupname consumername] 創(chuàng)建消費者組

從頭開始消費：

xgroup create mystream consumer-group-name 0-0

從尾部開始消費，只接受新消息

xgroup create mystream consumer-group-name $

• xreadgroup group group consumer [COUNT count] [BLOCK milliseconds] [NOACK] STREAMS key [key ...] ID [ID ...] 從消費者組讀取消息

XREADGROUP GROUP consumer-group-name consumer-name COUNT 1 STREAMS mystream

第二個group ：消費組名
consumer： 消費者名
count ：讀取數(shù)量
milliseconds ： 阻塞毫秒數(shù)
key ：隊列名
ID：消息id

四、Redis使用場景

1. 業(yè)務數(shù)據(jù)緩存

1.通用數(shù)據(jù)緩存：String、list

2.等會話緩存、token、session緩存

2. 業(yè)務數(shù)據(jù)處理

1.非嚴格一致性要求的數(shù)據(jù)

2.業(yè)務操作去重：訂單處理的冪等校驗業(yè)務數(shù)據(jù)排序

3. 全局一致計數(shù)

1.全局流控

2.秒殺時庫存計算

3.全局ID生成

4. 高效統(tǒng)計計數(shù)

1.id、ip等使用bitmap操作

2.使用HyperLogLog進行UV、PV等非精確性的統(tǒng)計

5. 發(fā)布訂閱與Stream

用于消息發(fā)布訂閱模式

6. 分布式鎖

1.獲取鎖

set key my_random_value NX PX 30000

2.釋放鎖,需要用到lua腳本保證原子性

if redis.call("get",KEYS[1])==ARGV[1] then
   return redis.call("del",KEYS[1])
else
  return 0
end

五、Redis的Java客戶端

1. Jedis

基于BIO、線程不安全，需要配置連接池管理連接

2. Lettuce

目前主流推薦的驅動，基于Netty NIO，API線程安全

3. Redission

基于Netty NIO，API線程安全。大量豐富的分布式功能，如分布式的基本數(shù)據(jù)類型和鎖。

六、項目集成

1. SpringMvc項目可以引入Spring data redis

maven依賴

<dependency>
            <groupId>org.springframework.data</groupId>
            <artifactId>spring-data-redis</artifactId>
            <version>2.1.2.RELEASE</version>
</dependency>

核心是RedisTemplate（可以配置基于Jedis、Lettuce、Redisson），封裝了基本的redis命令。

2. SpringBoot接入（默認使用的Lettuce）

<dependency>
			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
			<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

配置spring.redis

如：spring.redis.host=127.0.0.1

3. Spring Cache 集成Redis

1.啟用Spring Cache

@EnableCaching

2.方法上添加緩存注解

 @Override
    @Cacheable(value = "userCache")
    public User getUser(Integer id) {
        return userMapper.getUser(id);
    }

3.配置redisCache

@Configuration
public class CacheConfig {

    @Bean
    public RedisCacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) {
        return RedisCacheManager.create(redisConnectionFactory);
    }
}

番外：

1.Redis到底是單線程，還是多線程？

這個問題有坑。首先Redis作為一個進程來講是多個線程的。比如Redis通過多線程方式在后臺刪除對象、以及通過 Redis模塊實現(xiàn)的阻塞命令等.單線程的地方在于探測哪個接收完了請求數(shù)據(jù)->數(shù)據(jù)處理->返回數(shù)據(jù)。而其他耗時操作是用了其他線程。

探測哪個客戶端的請求接受完了，使用的是IO多路復用模型，“多路”是指多個網(wǎng)絡連接，“復用”是復用同一個線程。

2.為什么IO模塊在Redis6之前是單線程？

因為Redis是基于內存的操作，CPU不是瓶頸，瓶頸在于機器內存的大小或網(wǎng)絡帶寬。
3. Redis6之后的多線程是什么？

IO模型使用了多線程的NIO模型，內存處理線程也還是單線程。

以上就是Redis詳解的詳細內容，更多關于Redis的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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