一、Redis介紹

1、Redis是什么

Remote Dictionary Server(Redis)是一個開源的使用 ANSI C 語言撰寫、支持網路、可基于記憶體亦可持久化的日志型、Key-Value 資料庫，并提供多種語言的 API，
它通常被稱為資料結構服務器，因為值（value）可以是 字串(String), 哈希(Map),串列(list), 集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)等型別，

2、Redis的優缺點

1. 支持多種資料結構，如 string(字串)、 list(雙向鏈表)、dict(hash 表)、set(集合)、
   zset(排序 set)、hyperloglog(基數估算)
2. 支持持久化操作，可以進行 aof 及 rdb 資料持久化到磁盤，從而進行資料備份或數
   據恢復等操作，較好的防止資料丟失的手段，
3. 支持通過 Replication 進行資料復制，通過 master-slave 機制，可以實時進行資料的
   同步復制，支持多級復制和增量復制，master-slave 機制是 Redis 進行 HA 的重要手段，
4. 單行程請求，所有命令串行執行，并發情況下不需要考慮資料一致性問題，

二、Redis的安裝（若需要docker版，請看我其他文章）

redis安裝

三、Redis 資料型別

總圖：

1、string(字串)

1.1、定義

Redis 字串是位元組序列，Redis 字串是二進制安全的，這意味著他們有一個已知的
長度沒有任何特殊字符終止，所以你可以存盤任何東西，512 兆為上限

1.2、常用命令

字串常用操作
	SET  key  value 					//存入字串鍵值對
	MSET  key  value [key value ...] 	//批量存盤字串鍵值對
	SETNX  key  value 					//存入一個不存在的字串鍵值對
	GET  key 							//獲取一個字串鍵值
	MGET  key  [key ...]	 			//批量獲取字串鍵值
	DEL  key  [key ...] 				//洗掉一個鍵
	EXPIRE  key  seconds 				//設定一個鍵的過期時間(秒)
	原子加減
	INCR  key 							//將key中儲存的數字值加1
	DECR  key 							//將key中儲存的數字值減1
	INCRBY  key  increment 				//將key所儲存的值加上increment
	DECRBY  key  decrement 				//將key所儲存的值減去decrement

1.3、應用場景

1、單值快取
	SET  key  value 	
	GET  key
2、分布式鎖
	SETNX  product:10001  true 					//回傳1代表獲取鎖成功
	SETNX  product:10001  true 					//回傳0代表獲取鎖失敗
	，，，執行業務操作
	DEL  product:10001							//執行完業務釋放鎖
	SET product:10001 true  ex  10  nx			//防止程式意外終止導致死鎖
3、計數器
	INCR article:readcount:{文章id}  	
	GET article:readcount:{文章id} 
4、Web集群session共享
	spring session + redis實作session共享
5、分布式系統全域序列號	
	INCRBY  orderId  1000						//redis批量生成序列號提升性能
6、物件快取
	1) SET  user:1  value(json格式資料)
	2) MSET  user:1:name  zhz   user:1:balance  1888
    	MGET  user:1:name   user:1:balance 

2、list(鏈表)

2.1、定義

Redis 的鏈表是簡單的字串串列，排序插入順序，您可以添加元素到 Redis 的串列的
頭部或尾部，

2.2、常用命令

1、List常用操作
	LPUSH  key  value [value ...] 		//將一個或多個值value插入到key串列的表頭(最左邊)
	RPUSH  key  value [value ...]	 	//將一個或多個值value插入到key串列的表尾(最右邊)
	LPOP  key							//移除并回傳key串列的頭元素
	RPOP  key							//移除并回傳key串列的尾元素
	LRANGE  key  start  stop			//回傳串列key中指定區間內的元素，區間以偏移量start和stop指定
	
	BLPOP  key  [key ...]  timeout		//從key串列表頭彈出一個元素，若串列中沒有元素，阻塞等待timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
	BRPOP  key  [key ...]  timeout 		//從key串列表尾彈出一個元素，若串列中沒有元素，阻塞等待timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待

2.1、應用場景

1、常用資料結構
	Stack(堆疊) = LPUSH + LPOP
	Queue(佇列）= LPUSH + RPOP
	Blocking MQ(阻塞佇列）= LPUSH + BRPOP
2、微博和微信公號訊息流
3、微博訊息和微信公號訊息
	/**
	* 事例
	**/
	A關注了MacTalk，備胎說車等大V
	1）MacTalk發微博，訊息ID為10018
	LPUSH  msg:{A-ID}  10018
	2）備胎說車發微博，訊息ID為10086
	LPUSH  msg:{A-ID} 10086
	3）查看最新微博訊息
	LRANGE  msg:{A-ID}  0  4

3、 Hash(hash表)

3.1、定義

Redis 的哈希是鍵值對的集合， Redis 的哈希值是字串欄位和字串值之間的映射，
因此它們被用來表示物件，

3.2、常用命令

Hash常用操作
	HSET  key  field  value 					//存盤一個哈希表key的鍵值
	HSETNX  key  field  value 					//存盤一個不存在的哈希表key的鍵值
	HMSET  key  field  value [field value ...] 	//在一個哈希表key中存盤多個鍵值對
	HGET  key  field 							//獲取哈希表key對應的field鍵值
	HMGET  key  field  [field ...] 				//批量獲取哈希表key中多個field鍵值
	HDEL  key  field  [field ...] 				//洗掉哈希表key中的field鍵值
	HLEN  key									//回傳哈希表key中field的數量
	HGETALL  key								//回傳哈希表key中所有的鍵值
	HINCRBY  key  field  increment 				//為哈希表key中field鍵的值加上增量increment

3.3、應用場景

物件快取
	HMSET  user  {userId}:name  zhz  {userId}:balance  1888
	HMSET  user  1:name  zhz1:balance  1888
	HMGET  user  1:name  1:balance 
電商購物車
	1）以用戶id為key
	2）商品id為field
	3）商品數量為value
購物車操作
	添加商品->hset cart:1001 10088 1
	增加數量->hincrby cart:1001 10088 1
	商品總數->hlen cart:1001
	洗掉商品->hdel cart:1001 10088
	獲取購物車所有商品->hgetall cart:1001

3.4、優缺點

• 優點
  1）同類資料歸類整合儲存，方便資料管理
  2）相比string操作消耗記憶體與cpu更小
  3）相比string儲存更節省空間
• 缺點
  過期功能不能使用在field上，只能用在key上
  Redis集群架構下不適合大規模使用

4、set(集合)

4.1、定義

Redis 的集合是字串的無序集合，

4.2、常用命令

1、Set常用操作
	SADD  key  member  [member ...]				//往集合key中存入元素，元素存在則忽略，若key不存在則新建
	SREM  key  member  [member ...]				//從集合key中洗掉元素
	SMEMBERS  key								//獲取集合key中所有元素
	SCARD  key									//獲取集合key的元素個數
	SISMEMBER  key  member						//判斷member元素是否存在于集合key中
	SRANDMEMBER  key  [count]					//從集合key中選出count個元素，元素不從key中洗掉
	SPOP  key  [count]							//從集合key中選出count個元素，元素從key中洗掉

2、Set運算操作
	SINTER  key  [key ...] 						//交集運算
	SINTERSTORE  destination  key  [key ..]		//將交集結果存入新集合destination中
	SUNION  key  [key ..] 						//并集運算
	SUNIONSTORE  destination  key  [key ...]	//將并集結果存入新集合destination中
	SDIFF  key  [key ...] 						//差集運算
	SDIFFSTORE  destination  key  [key ...]		//將差集結果存入新集合destination中

4.3、應用場景

1、微信抽獎小程式
	1）點擊參與抽獎加入集合
	SADD key {userlD}
	2）查看參與抽獎所有用戶
	SMEMBERS key	  
	3）抽取count名中獎者
	SRANDMEMBER key [count] / SPOP key [count]
2、微信微博點贊，收藏，標簽
	1) 點贊
	SADD  like:{訊息ID}  {用戶ID}
	2) 取消點贊
	SREM like:{訊息ID}  {用戶ID}
	3) 檢查用戶是否點過贊
	SISMEMBER  like:{訊息ID}  {用戶ID}
	4) 獲取點贊的用戶串列
	SMEMBERS like:{訊息ID}
	5) 獲取點贊用戶數 
	SCARD like:{訊息ID}
3、集合操作
	SINTER set1 set2 set3 -> { c }
	SUNION set1 set2 set3 -> { a,b,c,d,e }
	SDIFF set1 set2 set3  -> { a }
4、集合操作實作微博微信關注模型
	1) A關注的人: 
	ASet-> {B, C}
	2) D老師關注的人:
	 DSet--> {A, E, B, C}
	3) B老師關注的人: 
	BSet-> {A, D, E, C, F)
	4) 我A和D老師共同關注: 
	SINTER ASet DSet--> {B, C}
	5) 我A關注的人也關注他(D老師): 
	SISMEMBER BSet D
	SISMEMBER CSet D
	6) 我可能認識的人: 
	SDIFF DSet ASet->(A, E}
5、集合操作實作電商商品篩選
	SADD  brand:huawei  P40
	SADD  brand:xiaomi  mi-10
	SADD  brand:iPhone iphone12
	SADD os:android  P40  mi-10
	SADD cpu:brand:intel  P40  mi-10
	SADD ram:8G  P40  mi-10  iphone12
	SINTER  os:android  cpu:brand:intel  ram:8G ->  {P40，mi-10}

5、zset（sorted set->有序集合）

5.1、定義

Redis 的有序集合類似于 Redis 的集合，字串不重復的集合，

5.2、常用命令

ZSet常用操作
	ZADD key score member [[score member]…]		//往有序集合key中加入帶分值元素
	ZREM key member [member …]					//從有序集合key中洗掉元素
	ZSCORE key member 							//回傳有序集合key中元素member的分值
	ZINCRBY key increment member				//為有序集合key中元素member的分值加上increment 
	ZCARD key									//回傳有序集合key中元素個數
	ZRANGE key start stop [WITHSCORES]			//正序獲取有序集合key從start下標到stop下標的元素
	ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]		//倒序獲取有序集合key從start下標到stop下標的元素
Zset集合操作
	ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...] 	//并集計算
	ZINTERSTORE destkey numkeys key [key …]		//交集計算

5.3、應用場景

Zset集合操作實作排行榜
	1）點擊新聞
	ZINCRBY  hotNews:20190819  1  守護香港
	2）展示當日排行前十
	ZREVRANGE  hotNews:20190819  0  9  WITHSCORES 
	3）七日搜索榜單計算
	ZUNIONSTORE  hotNews:20190813-20190819  7 
	hotNews:20190813  hotNews:20190814... hotNews:20190819
	4）展示七日排行前十
	ZREVRANGE hotNews:20190813-20190819  0  9  WITHSCORES

6、其他高級命令

1、keys：
	全量遍歷鍵， 用來列出所有滿足特定正則字串規則的key，當redis資料量比較大時，性能比較差，要避免使用

2、SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
	scan 引數提供了三個引數，第一個是 cursor 整數值(hash桶的索引值)，第二個是 key 的正則模式，
	第三個是一次遍歷的key的數量(參考值，底層遍歷的數量不一定)，并不是符合條件的結果數量，第
	一次遍歷時，cursor 值為 0，然后將回傳結果中第一個整數值作為下一次遍歷的 cursor，一直遍歷
	到回傳的 cursor 值為 0 時結束，
	注意：但是scan并非完美無瑕， 如果在scan的程序中如果有鍵的變化（增加、 洗掉、 修改） ，那
	么遍歷效果可能會碰到如下問題： 新增的鍵可能沒有遍歷到， 遍歷出了重復的鍵等情況， 也就是說
	scan并不能保證完整的遍歷出來所有的鍵，開發市需要考慮
3、Info：
	查看redis服務運行資訊，分為 9 大塊，每個塊都有非常多的引數，這 9 個塊分別是:
4、Server 
	服務器運行的環境引數
5、Clients 
	客戶端相關資訊
6、Memory 
	服務器運行記憶體統計資料
7、Persistence 
	持久化資訊
8、Stats 
	通用統計資料
9、Replication 
	主從復制相關資訊
10、CPU CPU 
	使用情況
11、Cluster 
	集群資訊
12、KeySpace 
	鍵值對統計數量資訊

四、基本資料結構總結

五、Redis的單執行緒和高性能

1、Redis是單執行緒嗎？

Redis 的單執行緒主要是指 Redis 的網路 IO 和鍵值對讀寫是由一個執行緒來完成的，這也是 Redis 對外提供鍵值存盤服務的主要流程，但 Redis 的其他功能，比如持久化、異步洗掉、集群資料同步等，其實是由額外的執行緒執行的，

2、Redis 單執行緒為什么還能這么快？

• 它所有的資料都在記憶體中，所有的運算都是記憶體級別的運算，而且單執行緒避免了多執行緒的切換性能損耗問題，因為 Redis 是單執行緒，所以要小心使用 Redis 指令，對于那些耗時的指令(比如
  keys)，一定要謹慎使用，一不小心就可能會導致 Redis 卡頓，
• Redis完全基于記憶體，絕大部分請求是純粹的記憶體操作，非常迅速，資料存在記憶體中，
• 資料結構簡單，對資料操作也簡單，
• 采用單執行緒，避免了不必要的背景關系切換和競爭條件，不存在多執行緒導致的CPU切換，不用去考慮各種鎖的問題，不存在加鎖釋放鎖操作，沒有死鎖問題導致的性能消耗，
• 使用多路復用IO模型，非阻塞IO，

3、Redis 單執行緒如何處理那么多的并發客戶端連接？

Redis的IO多路復用：redis利用epoll來實作IO多路復用，將連接資訊和事件放到佇列中，依次放到
檔案事件分派器，事件分派器將事件分發給事件處理器，