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Redis入門教程詳解

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Redis

Redis是一個(gè)開源(BSD許可)的內(nèi)存數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ),用作數(shù)據(jù)庫(kù)、緩存和消息代理。Redis提供數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),如strings, hashes, lists, sets, sorted sets with range queries, bitmaps, hyperloglogs, geospatial indexes, and streams.。Redis具有內(nèi)置復(fù)制、Lua腳本、LRU eviction、事務(wù)和不同級(jí)別的磁盤持久性,并通過Redis Sentinel和Redis Cluster的自動(dòng)分區(qū)提供高可用性。

一、Redis基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1. 字符串 (String)

字符串類型是Redis中最為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類型,它在Redis中是二進(jìn)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(duì)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(zhǎng)度是512M。

常用命令:

  • set key value 設(shè)置值
  • get key 獲取值
  • getset 將給定的值設(shè)置進(jìn)去,并返回舊值
  • mget key1 key2... 獲取一個(gè)或多個(gè)key的值
  • setnx key value 當(dāng)key不存在時(shí)才設(shè)置值
  • incr key 將key存儲(chǔ)的值+1
  • incrby key increment 將 key 所儲(chǔ)存的值加上給定的增量值(increment)
  • decr key 將key存儲(chǔ)的值-1
  • decrby key increment 將 key 所儲(chǔ)存的值減去給定的增量值(increment)
  • strlen key 返回key所存儲(chǔ)的字符串的長(zhǎng)度

注意:

1.字符串a(chǎn)ppend命令會(huì)使用更多的內(nèi)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(huì)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(chǔ)對(duì)象的信息。

常用命令:

  • hset key field value
  • hget key field
  • hmset key field1 value1 [field2 value2 ] 同時(shí)set多個(gè)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(gè)key的所有field
  • hvals key 獲取某個(gè)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(gè)或多個(gè)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(kù)結(jié)構(gòu)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(shí)如果鍵不存在,Redis將為該鍵創(chuàng)建一個(gè)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(huì)被從數(shù)據(jù)庫(kù)中刪除。

常用命令:

  • lpush key value1 [value2] 將一個(gè)值或多個(gè)值插入到列表頭部
  • rpush key value1 [value2] 將一個(gè)值或多個(gè)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(gè)元素
  • rpop key 移出并獲取列表中的最后一個(gè)元素
  • blpop key1 [key2 ] timeout 阻塞性的移出并獲取列表的第一個(gè)元素,如果沒有元素就會(huì)阻塞到超時(shí)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(gè)元素,如果沒有元素就會(huì)阻塞到超時(shí)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(zhǎng)度
  • lset key index value 通過索引位置設(shè)置值
  • ltrim key start stop 對(duì)一個(gè)列表進(jìn)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(fù)的數(shù)據(jù)。Redis 中集合是通過哈希表實(shí)現(xiàn)的,所以添加,刪除,查找的復(fù)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(gè)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(gè)隨機(jī)元素
  • srandmember key [count] 返回集合中一個(gè)或多個(gè)隨機(jī)數(shù)
  • srem key member1 [member2] 移除集合中一個(gè)或多個(gè)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(fù)的成員。不同的是每個(gè)元素都會(huì)關(guān)聯(lián)一個(gè) double 類型的分?jǐn)?shù)。redis 正是通過分?jǐn)?shù)來為集合中的成員進(jìn)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(gè)或多個(gè)成員,或更新已有成員的分?jǐn)?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?jǐn)?shù)從高到低
  • zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 通過分?jǐn)?shù)返回有序集合指定區(qū)間內(nèi)的成員
  • zrevrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 通過分?jǐn)?shù)返回有序集合指定區(qū)間內(nèi)的成員,分?jǐn)?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?jǐn)?shù)區(qū)間的所有成員
  • zscore key member 返回有序集合中成員的分?jǐn)?shù)

二、Redis的高級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1. HyperLogLog

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

基數(shù)計(jì)算指的是統(tǒng)計(jì)一批元素中不重復(fù)元素的個(gè)數(shù),比如UV的統(tǒng)計(jì)。實(shí)現(xiàn)基數(shù)統(tǒng)計(jì)最常見的是用Set這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。但是大數(shù)據(jù)量下Set會(huì)占用很大的存儲(chǔ)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(gè)hyperloglog 合為一個(gè)

2. GEO

Redis GEO主要用于存儲(chǔ)地理位置信息,并對(duì)其進(jìn)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(biāo)
  • geopos key member [member ...] 返回指定member的經(jīng)緯度
  • geodist key member1 member2 [m|km|ft|mi] 計(jì)算兩個(gè)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(gè)或多個(gè)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(chǔ),不過存儲(chǔ)的內(nèi)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(gè)數(shù)

三、Redis 高級(jí)特性

1. Redis事務(wù)

Redis的事務(wù)與數(shù)據(jù)庫(kù)的事務(wù)概念不同,Redis會(huì)將一個(gè)事務(wù)中的所有命令序列化,然后按順序執(zhí)行。Redis不可能在一個(gè)Redis事務(wù)的執(zhí)行過程中插入執(zhí)行另一個(gè)客戶端發(fā)出的請(qǐng)求,事務(wù)中任意命令失敗不影響其他命令的執(zhí)行,也不會(huì)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??蛻舳丝梢杂嗛喍鄠€(gè)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(gè)或多個(gè)頻道
  • psubscribe pattern [pattern ...] 訂閱一個(gè)或多個(gè)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(nèi)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(jié)構(gòu)。Redis Stream主要用于消息隊(duì)列,Redis本身有一個(gè)發(fā)布/訂閱功能,但是它有一個(gè)缺點(diǎn),消息沒有持久化,如果網(wǎng)絡(luò)中斷或宕機(jī),數(shù)據(jù)就會(huì)丟失。

Redis Stream提供了消息的持久化和主備復(fù)制功能,它有一個(gè)消息鏈表,把所有加入的消息都串起來,每個(gè)消息都有唯一的ID和內(nèi)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(fèi)者組

從頭開始消費(fèi):

xgroup create mystream consumer-group-name 0-0

從尾部開始消費(fèi),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(fèi)者組讀取消息

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

第二個(gè)group :消費(fèi)組名
consumer: 消費(fèi)者名
count :讀取數(shù)量
milliseconds : 阻塞毫秒數(shù)
key :隊(duì)列名
ID:消息id

四、Redis使用場(chǎng)景

1. 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)緩存

1.通用數(shù)據(jù)緩存:String、list

2.等會(huì)話緩存、token、session緩存

2. 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理

1.非嚴(yán)格一致性要求的數(shù)據(jù)

2.業(yè)務(wù)操作去重:訂單處理的冪等校驗(yàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)排序

3. 全局一致計(jì)數(shù)

1.全局流控

2.秒殺時(shí)庫(kù)存計(jì)算

3.全局ID生成

4. 高效統(tǒng)計(jì)計(jì)數(shù)

1.id、ip等使用bitmap操作

2.使用HyperLogLog進(jìn)行UV、PV等非精確性的統(tǒng)計(jì)

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(qū)動(dòng),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(xiàng)目集成

1. SpringMvc項(xiàng)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(rèn)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(gè)問題有坑。首先Redis作為一個(gè)進(jìn)程來講是多個(gè)線程的。比如Redis通過多線程方式在后臺(tái)刪除對(duì)象、以及通過 Redis模塊實(shí)現(xiàn)的阻塞命令等.單線程的地方在于探測(cè)哪個(gè)接收完了請(qǐng)求數(shù)據(jù)->數(shù)據(jù)處理->返回?cái)?shù)據(jù)。而其他耗時(shí)操作是用了其他線程。

探測(cè)哪個(gè)客戶端的請(qǐng)求接受完了,使用的是IO多路復(fù)用模型,“多路”是指多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接,“復(fù)用”是復(fù)用同一個(gè)線程。

2.為什么IO模塊在Redis6之前是單線程?

因?yàn)镽edis是基于內(nèi)存的操作,CPU不是瓶頸,瓶頸在于機(jī)器內(nèi)存的大小或網(wǎng)絡(luò)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(nèi)存處理線程也還是單線程。

以上就是Redis詳解的詳細(xì)內(nèi)容,更多關(guān)于Redis的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章!

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