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redis 是什么
Redis是開源的 內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲系統(tǒng)，它可以用作 數(shù)據(jù)庫、 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 ing）， LRU驅(qū)動事件（LRU eviction），事務(wù)（transactions） 和不同級別的 磁盤持久化（persistence）， 并通過 Redis哨兵（Sentinel）和自動 分區(qū)（Cluster）提供高可用性（high availability）。
嗯，沒錯！這就是 redis中文官方網(wǎng)站上面的介紹，簡潔明了。
NoSQL 是什么
我們知道 redis是一種非關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 NoSQL。而為什么出現(xiàn) NoSQL？NoSQL又是什么呢？
單機(jī)數(shù)據(jù)庫的年代
在一個網(wǎng)站訪問量不大的時候，我們使用一個數(shù)據(jù)庫就足以應(yīng)對流量請求。
緩存 + 拆分
隨著訪問量的上升，一個數(shù)據(jù)庫已經(jīng)不能滿足我們的需求了。為了更高的性能，我們在中間加上了一個緩存層并且將數(shù)據(jù)庫做了集群、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和讀寫分離。
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。比如它還能實現(xiàn) 簡單的消息隊列， 解決Session共享， 計數(shù)器， 排行榜， 好友關(guān)系處理等等功能，可見 Redis是一個非常強(qiáng)大工具，讓我們來學(xué)習(xí)它吧！
Redis 通用命令
首先我們拋開數(shù)據(jù)類型來講關(guān)于 Redis的通用命令。
操作 key 和 value
Redis是一種 keyvalue存儲的緩存數(shù)據(jù)庫，所有的數(shù)據(jù)都有一個自己唯一的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。 時間復(fù)雜度為 O(n) ，一般在生產(chǎn)環(huán)境中不使用，因為 Redis 是 單線程 的， 執(zhí)行耗時的任務(wù)會阻塞其他任務(wù) 。 一般會使用 scan 命令替代(非阻塞)。
- dbsize 獲取當(dāng)前存儲數(shù)據(jù)個數(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
過期時間
Redis中很多數(shù)據(jù)都是用來作為 緩存數(shù)據(jù)的，而作為緩存就需要有過期時間，在 Redis中提供了很強(qiáng)大的 過期時間設(shè)置功能。
- expire key seconds 為某個 key 設(shè)置過期時間。
- ttl key 查看某個 key 的剩余時間，返回正數(shù)代表剩余的時間，-1代表永久，-2代表已過期或不存在。
Redis 的五種基本數(shù)據(jù)類型
在上面我說到了很多 Redis作為緩存能實現(xiàn)的其他功能，比如計數(shù)器，排行榜，好友關(guān)系等，這些實現(xiàn)的依據(jù)就是靠著 Redis的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在整個 Redis中一共有五種基本的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(還有些高級數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以后會講)，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
在絕大部分編程語言中都有 String字符串類型，對于作為數(shù)據(jù)庫的 Redis也是必不可少的。
- set key value 設(shè)置值
- get key 獲取某個key的值
- mset key1 value1 key2 value2 批量設(shè)置并且是 原子 的，可以用來減少網(wǎng)絡(luò)時間消耗
- mget key1 key2 批量獲取并且是 原子 的，可以用來減少網(wǎng)絡(luò)時間消耗
- 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 增加指定浮點數(shù) 前面幾個操作就可以用來實現(xiàn) 計數(shù)器 的功能。
- setnx key value 如果不存在該key則可以設(shè)置成功，否則會失敗， 加上過期時間限制，則是redis實現(xiàn)分布式鎖的一種方式 （后面會提到） 。
- 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)
- getset key newvalue 設(shè)置新值并返回舊值
- Append key value 為原本內(nèi)容追加內(nèi)容
- strlen key 獲取字符串長度
- getrange key start end 獲取指定范圍的內(nèi)容
- setrange key index value 設(shè)置指定范圍的內(nèi)容
- setex key seconds value 設(shè)置值且設(shè)置過期時間
- set key value ex seconds nx 為不存在的key設(shè)置值且設(shè)置過期時間， 分布式鎖的實現(xiàn)方式 。
hash
其實我們可以理解 hash為 小型Redis， Redis在底層實現(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 的時候會保留新舊兩個 hash 字典，在數(shù)據(jù)遷移的時候會將舊字典中的內(nèi)容一點一點遷移到新字典中，查詢的同時會查詢兩個 hash 字典，等數(shù)據(jù)全部遷移完成才會將新字典代替就字典。
下面我們來看一下關(guān)于 hash的基本操作。
- hset key field value 設(shè)置字典中某個key的值
- hsetnx key field value 設(shè)置字典中某個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key的值
- hmget key field1 field2 批量獲取
- hgetall key 獲取全部
- hdel key field 刪除某個key
- hexists key field 判斷是否存在
- hlen key 獲取指定key對應(yīng)的字典中的存儲個數(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value的值(也可以增加負(fù)數(shù))
- hincrbyfloat key field floatValue 增加某個value的值(浮點數(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 鏈表來實現(xiàn)的，所以對于 list來說 插入刪除操作很快，但 索引定位非常慢。
Redis提供了許多對于 list的操作，如 出， 入等操作，你可以充分利用它們來實現(xiàn)一個 棧或者 隊列。
下面我們來看一下關(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 個值為 value 的元素
- count < 0 :從右到做刪除 |count| 個值為 value 的元素
- ltrim key start end 保留指定范圍的元素
- lset key index newValue 更新某個索引的值
- blpop key timeout 沒有則阻塞(timeout指定阻塞時間 為0代表永久)
- brpop key timeout 沒有則阻塞(timeout指定阻塞時間 為0代表永久) 這兩個可以用來實現(xiàn) 消費者生產(chǎn)者
總結(jié)來說我們可以使用 左入又出或者右入左出 來實現(xiàn)隊列，左入左出或者右入右出 來實現(xiàn)棧。
- lpush + lpop = Stack
- rpush + rpop = Stack **
- lpush + rpop = Queue
- rpush + lpop = Queue
- lpush/rpush + ltrim = Capped List (定長列表)
- lpush + brpop = Message Queue (消息隊列)
- rpush + blpop = Message Queue (消息隊列)
set
Redis中的 set相當(dāng)于 Java中的 HashSet(無序集合)，其中里面的元素 不可以重復(fù)，我們可以利用它實現(xiàn)一些去重的功能。 我們還有對幾個集合進(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，共同愛好等等。
下面我們就來看一下關(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)獲取指定個數(shù)的元素(不會影響集合結(jié)構(gòu))
- spop key count 從集合中隨機(jī)彈出元素(會破壞結(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 有序集合，通過它可以實現(xiàn)很多有意思的功能，比如學(xué)生成績排行榜，視頻播放量排行榜等等。
zset中是使用 跳表來實現(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候節(jié)省了很多時間(使用跳的方式來遍歷索引來進(jìn)行有序插入)，如果不了解跳表的同學(xué)可以補習(xí)一下。
下面我們來看一下關(guān)于 zset的一些基本操作。
- zadd key score element 添加，score用于排序，value需要唯一，由于使用的跳表，時間復(fù)雜度為 O(logn)。
- zrem key element 刪除某元素 O(1)時間復(fù)雜度
- zscore key element 獲取某個元素的分?jǐn)?shù)
- zincrby key incrScore element 增加某個元素的分?jǐn)?shù)
- zrange key start end [withscores] 獲取指定索引范圍的元素 加上 withscores 則返回分?jǐn)?shù) O(logn + m)時間復(fù)雜度
- zrangebyscore key minScore maxScore [withscores] 獲取指定分?jǐn)?shù)范圍的元素 加上 withscores 則返回分?jǐn)?shù)， O(logn + m)時間復(fù)雜度
- zcard key 獲取有序集合長度
Redis 中的事務(wù)和管道
管道 Pipeline
在某些場景下我們在 一次操作中可能需要執(zhí)行多個命令，而如果我們只是一個命令一個命令去執(zhí)行則會浪費很多網(wǎng)絡(luò)消耗時間，如果將命令一次性傳輸?shù)?nbsp;Redis中去再執(zhí)行，則會減少很多開銷時間。但是需要注意的是 pipeline中的命令并不是原子性執(zhí)行的，也就是說管道中的命令到達(dá) Redis服務(wù)器的時候可能會被其他的命令穿插。
事務(wù)
關(guān)系型數(shù)據(jù)庫具有 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，但無法保證一致性，因為 Redis 事務(wù)不支持回滾 。
我們可以簡單理解為 Redis中的事務(wù)只是比 Pipeline多了個原子性操作，也就是不會被其他命令給分割，如上圖。
- multi 事務(wù)開始的標(biāo)志
- exec 事務(wù)執(zhí)行
- discard 清除在這個事務(wù)中放入隊列的所有命令，即解除整個事務(wù)。
- watch key 在事務(wù)開始前監(jiān)控某個元素，如果在提交事務(wù)的時候發(fā)現(xiàn)這個元素的值被其他客戶端更改了則事務(wù)會運行失敗。
- unwatch key 解除監(jiān)控
（試了好幾次，圖片傳上來還是不清晰，需要的朋友就加個人微信：fangzhen0219，我私發(fā)吧）
好了，這就是這篇文章全部的內(nèi)容了，對于 Redis你還有多少遺忘的或者沒學(xué)習(xí)到的呢？歡迎留言區(qū)評論
