Redis入门

Redis入门：

1.NoSQL数据库简介。

1.1.技术发展

技术的分类：

• 1、解决功能性的问题: Java、Jsp、 RDBMS、Tomcat、 HTML、 Linux、 JDBC、 SVN
• 2、解决扩展性的问题: Struts、Spring、 SpringMVC、 Hibernate、 Mybatisu
• 3、解决性能的问题: NoSQL、Java 线程、Hadoop、 Nginx、 MQ、ElasticSearch

1.2. NoSQL数据库

1.2.1. NoSQL数据库概述

NoSQL(NoSQL = Not Only SQL ),意即“不仅仅是SQL” , 泛指非关系型的数据库。

NoSQL不依赖业务逻辑方式存储,而以简单的key-value模式存储。因此大大的增加了

数据库的扩展能力。

• 不遵循 SQL标准。
• 不支持 ACID。
• 远超于SQL的性能。

1.2.2.NoSQL适用场景。

• 对数据高并发的读写。
• 海量数据的读写。
• 对数据高可扩 展性的。

1.2.3.NoSQL不适用场景

• 需要事务支持。
• 基于 sql的结构化查询存储,处理复杂的关系，需要即席查询。
• (用不着sqI的和用了sqI也不行的情况,请考虑用NoSql)。

1.2.4.Memcache,

• 很早 出现的NoSq1数据库.
• 数据都在内存中， 一般不持久化
• 支持简单的key-value模式，支持类型单一。
• 一般是作为缓存数据库辅助持久化的数据库。

1.2.5.Redis

• 几乎覆盖了Memcached的绝大部分功能。
• 数据都在内存中，支持持久化，主要用作备份恢复
• 除了支持简单的key-value模式，还支持多种数据结构的存储，比如list、 set、 hash、 zset等。
• 一般是作为缓存数据库辅助持久化的数据库。

1.2.6. MongoDB

• 高性能、 开源、模式自由(schema free) 的文档型数o
  据库。
• 数据都在内存中，如果内存不足， 把不常用的数据保
  存到硬盘。
• 虽然是key-value 模式，但是对value (尤其是
  json)提供了丰富的查询功能
• 支持二进制数据及太型对象。
• 可以根据数据的特点替代RDBMS，成为独立的数据库。或者配合RDBMS，存储特定的数据。

1.3.1. 行式数据库

1.3.2.列式数据库

2.Redis概述安装

• ➢Redis是一个开源的key-value存储系统。
• ➢和Memcached类似,它支持存储的value类型相对更多,包括string(字符串)、
  list(链表)、set(集合)、zset(sorted set –有序集合)和hash (哈希类型)。
• ➢这些数据类型都支持 push/pop、add/remove 及取交集并集和差集及更丰富的操作，
  而且这些操作都是原子性的。
• ➢在此基础 上, Redis支持各种不同方式的排序。
• ➢与memcached - -样,为了保证效率,数据都是缓存在内存中。
• ➢区别的是 Redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写 入追加的记
  文件。
• ➢并且在此基础 上实现了master-slave(主从)同步。

2.2.3. 安装目录：/usr/local/bin

• 查看默认安装目录：
• redis-benchmark:性能测试工具,可以在自己本子运行,看看自己本子性能如何
• redis-check-aof :修复有问题的AOF文件, rdb和aof后面讲。
• redis-check-dump :修复有问题的dump.rdb文件。
• redis-sentinel : Redis集群使用。
• redis-server : Redis服务器启动命令。
• redis-cli：客户端,操作入口。

Redis介绍相关知识:

• 端口6379从何而来。 Alessia Merzs
• 默认16个数据库，类似数组下标从0开始,初始默认使用0号库.
• 使用命令select 来切换数据库。如: select 8。
• 统一密码管理,所有库同样密码。
• dbsize查看当前数据库的key的数量。
• flushdb清空当前库。
• flushall通杀全部库。

Redis是单线程+多路IO复用技术。

多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符( Socket )的就绪状态,比如调用select和poll函数,传入多个文件描述符,如果有一个文件描述符就绪,则返回,否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正的操作可以在同一个线程里执行,也可以启动线程执行(比如使用线程池)。

串行Vs多线程+锁 ( memcached ) Vs单线程+ 多路IO复用(Redis)

(与Memcache三点不同:支持多数据类型,支持持久化，单线程+多路IO复用)。

单线程+多路IO复用

买票例子

常用五大数据类型：

• Redis字符串（String）
• Redis列表（List）
• Redis集合（Set）
• Redis哈希（Hash）
• Redis有序集合Zset

3.1. Redis键(key)

• *查看当前库所有key (匹配 : keys 1)

keys *

• 判断某个key是否存在

exists key

• 查看你的key是什么类型。

type key

• 删除指定的key数据~

del key

• 根据value选择非阻塞删除

unlink key

• 仅将keys从keyspace元数据中删除,真正的删除会在后续异步操作。
• 10 秒钟:为给定的key设置过期时间。

expire key 10 

• 查看还有多少秒过期, -1表示永不过期, -2表示已过期。

ttl key

• select命令切换数据库.
• dbsize查看当前数据库的key的数量
• flushdb清空当前库。
• flushall通杀全部库。

3.2. Redis字符串(String)

3.2.1. 简介。

• String是Redis最基本的类型,你可以理解成与Memcached-模- 样的类型,一个key
  对应一个value。
• String类型是二进制安全的。 意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片
  或者序列化的对象。
• String类型是Redis最基本的数据类型,一个Redis中字符串value最多可以是512Ms

3.2.2. 常用命令

set 添加键值对。

127.0.0.1:6379> set key value [EX seconds|PX milliseconds KEEPTTL] [NX |XX].

• *NX:当数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库,
• XX:当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥。
• EX: key的超时秒数~
• PX: key的超时毫秒数，与EX 互斥。

get <key> 查询对应键值~
append <key> <value>将给定的<value>追加到原值的末尾
strlen <key> 获得值的长度:
setnx <key> <value>只有在key不存在时设置 key的值

incr <key>
    将key中储存的数字值增1。
    只能对数字值操作,如果为空,新增值为1
decr <key>
    将key中储存的数字值减1 
incrby / decrby <key> <步长>将key中储存的数字值增减。自定义步长

原子性：

所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作。

这种操作一旦开始 ,就-直运行到结束,中间不会有任何context switch (切换到另
一个线程)。

(1)在单线程中，能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作”,因为中
断只能发生于指令之间。

(2)在多线程中,不能被其它进程(线程)打断的操作就叫原子操作。

Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程。

案例：

java中的++是否是原子操作?
i=0;两个线程分别对进行++ 100次，值是多少?

（1）java属于多线程的操作，所以java的i++，不是原子操作。

(2)

i = 0	i = 0
i ++
i = 99
	i ++
	i = 1
i = 1	i++
	i = 100

值为2~200

同时设置一个或多 个key-value对。

mset <key1> <value1> <key2> <value2> ....

同时获取一个或多个value。

mget <key1> <key2> <key3> .....

同时设置一个或多个key-value对,当且仅当所有给定key都不存在。

msetnx <key1> <value1> <key2> <value2> ....

原子性,有一个失败则都失败

获得值的范围,类似java中的substring,前包,后包

getrange <key> <起始位置> <结束位置>

用覆写所储存的字符串值,从<起始位置>开始(索引从0开始)。

setrange <key> <起始位置> <value>

设置键值的同时,设置过期时间,单位秒

setex < key> <过期时间> <value> 

以新换旧,设置了新值同时获得旧值

getset <key> <value>

3.2.3. 数据结构

String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串,内部结构实现上类似于Java的ArrayList ,采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.

如图中所示,内部为当前字符串实际分配的空间capacity -般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时,扩容都是加倍现有的空间,如果超过1M,扩容时一-次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。

3.3.Redis 列表（List）

3.3.1 简介

单键多值

Redis列表是简单的字符串列表,按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部(左边)或者尾部(右边)。

它的底层实际是个双向链表,对两端的操作性能很高,通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。

3.3.2. 常用命令.

lpush/rpush. … 从左边/右边插入一个或多个值。

lpop/rpop 从左边/右边吐出一个值。 值在键在,值光键亡。

127.0.0.1 :6379> lpush k1 v1 v2 v3
( integer) 3
127 .0.0.1 :6379> lrange k1 0 -1
1) "v3"
2) "v2"
3) "v1 "

rpoplpush <key1> <key2>从<key1>列表右边吐出一个值,插到<key2>列表左边。。

127.0.0.1 :6379> rpush k2 v1 v2 v3 
(integer) 3
127 .0.0.1 :6379> 1 range k2 0 -1
1) "v1"
2) "v2" 
3) "v3"

rpoplpush <key1> <key2>从<key1>列表右边吐出一个值,插到<key2>列表左边。

lrange kstop>

按照索引下标获得元素(从左到右)。

lrange mylist 0 -1 0左边第一个, -1右边第一个，( 0-1表示获取所有)。

lindex 按照索引下标获得元素(从左到右)。

llen 获得列表长度。

127.0.0.1 :6379> lrange k2 0 -1
1) "v1"
2) "v11”
3) "v12"
4) "v13"

127.0.0.1 :6379> lindex k2 0
"v1 "
127.0.0.1 :6379> 1 index k2 2 
"v12" 

linsert before 在的后面插入插入值。

Irem 从左边删除n个value(从左到右)

lset 将列表key下标为index的值替换成value.

127 .0.0.1 :6379> linsert k2 before "v11" "newv11"
(integer) 5 
127.0.0.1 :6379> L range k2 0 -1
1) "v1"
2) "newv11"
3) "v11"
4) "v12"
5) "v13"

127.0.0.1 :6379> Lrem k2 2 "newv11 "
(integer) 2
127.0.0.1 :6379> 1 range k2 0 -1
1) "v1"
2) "v11"
3) "v12"
4) "newv11 "
5) "v13 "

127.0.0.1:6379> Lset k2 1 atguigu
0K
127.0.0.1 :6379> 1 range k2 0 -1
1) "v1"
2) "atg4gu"
3) "v12"
4) "newv11"
5) "v13"

3.3.3.数据结构。

List的数据结构为快速链表quickList。

• 首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储,这个结构是ziplist ,也即是
  压缩列表。
• 它将所有的元素紧挨着一起存储,分配的是一块连续的内存。
• 当数据量比较多的时候才会改成quicklist。
• 因为普通的链表需要的附加指针空间太大,会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据,结构上还需要两个额外的指针prev和next。
• Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。 也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能,又不会出现太大的空间冗余。

3.4.Redis集合(Set)

3.4.1 简介

Redis set对外提供的功能与list 类似是一个列表的功能 ,特殊之处在于set是可以自动排重的,当你需要存储一个列表数据 ,又不希望出现重复数据时, set是一个很好的选择,并且set提供了判断某个成员是否在一个 set集合内的重要接口,这个也是list所不能提供的。。

Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表,所以添加,删除,查找的复杂度都是0(1)。

一个算法,随着数据的增加,执行时间的长短,如果是0(1) ,数据增加,查找数据的时间不变。

3.4.2. 常用命令

sadd …..

将一个或多个member元素加入到集合key中,已经存在的member元素将被忽略.

smembers取出该集合的所有值。

127.0.0.1 :6379> sadd k1 v1 v2 v3
(integer) 3
127.0.0.1 :6379> smembers k1
1) "v3"
2) "v2"
3) "v1 "

sismember 判断集合是否为含有该值,有1 , 没有0.

scard 返回该集合的元素个数。

127 .0.0.1 :6379> sismember k1 v1
(integer) 1
| 127.0.0.1 :6379> sismember k1 v11
(integer) 0

srem …. 删除集合中的某个元素。

127.0.0.1 :6379> srem k1 v1 v2

(integer) 2
127.0.0.1 :6379> smembers k1
1) "v3 "

spop 随机从该集合中吐出-一个值。

127.0.0.1 :6379> sadd k2 v1 v2 v3 v4 
( integer) 4
127.0.0.1 :6379> spop k2
"v3 "
127.0.0.1 :6379> spop k2
"v1 "

srandmember 随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除。

127 .0.0.1 :6379> s randmember k22
1) "y4"
2) "v2" 

smove value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合。

127.0.0.1 :6379> sadd kl v1 v2 v3 
(integer) 3
127 .0.0.1 :6379> sadd k2 v3 v4 v5
(integer) 3
127 .0.0.1 :6379> smove k1 k2 v3 
(integer) 1
127.0.0.1 :6379> smembers k1
1) "v2"
2) "v1 "
127 .0.0.1 :6379> smembers k2
1) "v5"
2) "v3 "
3) "v4 "

sinter 返回两个集合的交集元素。

sunion 返回两个集合的并集元素。

sdiff 返回两个集合的差集元素(key1中的,不包含key2中的)。

127.0.0.1 :6379> sadd k3 v4 v6 v7
(integer) 3
127 .0.0.1 :6379> sinter k2 k3
1)"v4 "

127.0.0.1 :6379> sunion k2 k3
1) "v3"
2) "v4"
3) "v7"
4) "v5"
4) "v6"

127.0.0.1 :6379> sdiff k2 k3 
1) "v5"
2) "v3“

3.5.3. 数据结构

Hash类型对应的数据结构是两种: ziplist (压缩列表)，hashtable (哈希表)。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist,否则使用hashtable。

3.6. Redis有序集合Zset(sorted set)

3.6.1. 简介

Redis有序集合zset与普通集合set非常相似,是一个没有重复元素的字符串集合。

不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分( score) ,这个评分( score )被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一-的 ,但是评分可以是重复了。

因为元素是有序的,所以你也可以很快的根据评分( score )或者次序( position )来获取一个范围的元素。

访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。

zadd <key> <score1> <value1> <score2> <value2> ...

将一个或多个member元素及其score值加入到有序集key当中。

zrange <key> < start> <stop> [WITHSCORES]

返回有序集key中，下标在之间的元素

带WITHSCORES ,可以让分数一起和值返回到结果集。

127.0.0. 1:6379> zrange topn 0 - 1
1) "java"
2) "C++""
3) "mysql"
4) "php”

127.0.0.1:6379> zrange topn 0 -1 withscores
1) "java
2) ”200"
3) ”C++"
4) "300"
5) "mysqL"
6) "400"
7) ”php"
8) "500"

返回有序集key中,所有score值介于min和max之间(包括等于min或max )的成员。

zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]

有序集成员按score值递增(从小到大)次序排列。

127.0.0.1:6379> Z rangebyscore topn 300 500

1) "c++"
2) "mysqL"
3) "php"

zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count]

同上,改为从大到小排列。

127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore topn 500 200
1)”php"
2) ”mysqL'
3) C ++
4)"java"

127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore topn 500 200 withscores
1) ”php"
2) "500"
3) "mysqL"
4) "400"
5) "c++"
6) "300"
7) "java"
8) "200"

zincrby <key> <increment> <value>

为元素的score加上增量

127 .0.0.1:6379> zincrby topn 50 java
"250"

zrem <key> <value>删除该集合下,指定值的元素

zcount <key> <min> <max>统计该集合，分数区间内的元素个数

zrank <key> <value>返回该值在集合中的排名,从0开始

127.0.0.1 :6379> zcount topn 200 300
(integer) 2 

| 127.0.0.1:6379> zrank topn java
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrank topn mysql
(integer) 2

3.6.3. 数据结构。

SortedSet (zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构, - -方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double> ,可以给每一个元素value赋予一个权重score ,另一方面它又类似于TreeSet↓内部的元素会按照权重score进行排序,可以得到每个元素的名次,还可以通过score的范围来获取元素的列表。

zset底层使用了两个数据结构。

• ( 1 ) hash , hash的作用就是关联元素value和权重score ,保障元素value的唯
  一性,可以通过元素value找到相应的score值。
• (2 )跳跃表,跳跃表的目的在于给元素value排序,根据score的范围获取元素列表。

3.6.4. 跳跃表(跳表)

1、简介

有序集合在生活中比较常见,例如根据成绩对学生排名,根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现,可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、

删除;平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂;链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树,实现远比红黑树简单。