Redis特性和5种数据结构及应用场景

Redis特性：

1. 速度快：数据放在内存（主要原因）、单线程架构、C语言实现
2. 持久化：断电或者机器故障时，数据持久化到到硬盘
3. 简单稳定：Redis使用单线程模型、不依赖于操作系统中的类库
4. 主从复制：实现了多个相同数据的Redis副本
5. 高可用和分布式：2.8版本正式提供了高可用实现Redis Sentinel
                              3.0版本正式提供了分布式实现Redis Cluster
6. 丰富的功能：5种数据结构、键过期、Lua脚本等
7. 基于键值对的数据结构服务器
8. 客户端语言多

单线程架构：

     Redis使用了单线程的I/O多路复用模型，
     非阻塞I/O，使用epoll作为I/O多路复用技术的实现
     单线程的好处： 简化数据结构和算法的实现
                              避免了线程切换和竞态产生的消耗

Redis的数据结构：

     字符串（string)、哈希（hash）、列表（list）、集合（set）、有序集合（zset）

String：

     字符串类型，其Value可以是字符串（简单字符串、XML或JSon等复杂字符串）、数值（int、float）、甚至是二进制（存图片、视频等），但其值最大不能超过512M。

1. 常用命令：
   set,get,decr,incr,mset,mget 等
   mset可以批量插入键值，并且是原子性的。
   mget可以减少网络时间，一次命令除了命令时间还是有网络时间：
        n次get时间 = n次网络时间 + n次命令时间
        mget时间 = 1次网络时间 + n次命令时间
2. 内部编码：
   Redis会根据当前值的类型和长度决定使用哪种内部编码实现。
        ·int：        8个字节的长整型。
        ·embstr： 小于等于39个字节的字符串。
        ·raw：       大于39个字节的字符串。

#object encoding key可以获取key的内部编码
127.0.0.1:6379> set key “hello,world”
OK
127.0.0.1:6379> object encoding key
"embstr

3. 应用场景：
   a).setnx可以作为分布式锁的一种实现方案， Redis官方给出了使用setnx实现分布式锁的方：setnx实现分布式锁
   b).缓存：数据存放redis，先查redis，查不到数据时再查数据库，减缓数据库压力。
   c).计数：通过incr实现常规计数
   d).session共享：分布式服务中共享session信息（如用户登陆信息，实现简单的单点登陆）

Hash：

     hash可以理解为嵌套的Map；如Map(key,map1)、map1(field,value)

1. 常用命令：
   hget,hset,hgetall,hkeys,hvals 等。
   hgetall可能会阻塞Redis，可以使用hscan渐进式遍历哈希类型
2. 内部编码：
        当哈希类型元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个）、同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64字节） 时，Redis会使用ziplist作为哈希的内部实现，否则使用hashtable（哈希表）；ziplist更加节省内存，效率更好。
3. 应用场景：
   可以Hash数据结构来存储数据库表信息：

#例如储存用户信息
hmset user name Tom age 22 sex 0

List：

     hash列表（list） 类型是用来存储多个有序的字符串，因为有序， 可以通过索引下标获取元素或某个范围内元素列表； 一个列表最多可以存储23²-1个元素

1. 常用命令：
        添加：lpush、rpush、linsert
        删除：lpop、rpop、lrem、ltrim
        修改：lset
        查找：lrang、lindex、llen
        阻塞：blpop、brpop

2. 内部编码：
        同Hash，在 3.2 版本以后， redis提供了 quicklist 内部编码， 它结合了 ziplist 和 linkedlist 两者的优势，使用 quicklist 内部编码效率更高。

3. 应用场景：
   a).消息队列：lpush+brpop命令组合即可实现阻塞队列。一个队列的帖子
        如果想要一个消息多个消费者消费，可以了解一下redis的pub/sub功能，但是还是最好使用专业的消息队列MQ
   b).列表：Irange获取列表范围，lpush来推送新的消息：
   

Set：

     保存多元素，与列表不一样的是不允许有重复元素， 且集合是无序， 一个集合最多可存 23²-1元素， 除了支持增删改查， 还支持集合交集、 并集、 差集；

1. 常用命令：
   sadd,spop,smembers,sunion 等。
   集合操作：sinter(交集)、sunion( 并集)、sdiff(差集)
   集合操作的结果保存：sinterstore(将交集保存)、sunionstore(将并集保存)、sdiffstore(将差集保存)
2. 内部编码：
        当集合中的元素都是整数且元素个数小于set-maxintset-entries配置（默认512个）时， Redis会选用intset来作为集合的内部实现， 从而减少内存的使用。否则使用hashtable（哈希表）；
3. 应用场景：
   a).抽奖：比如抽3名中奖：
                 点击抽奖，用户数据加入集合：sadd cj:01 user:id
                 抽奖：spop cj:01 3或srandmenber cj:01 3
                 查看抽奖人数：smembers cj:01
   b).点赞：比如朋友圈消息ID:01
                 点赞：sadd ID:01 user:id;取消赞：srem ID:01 user:id
                 获取点赞列表：smembers ID:id
   c).标签：用集合操作社交标签，比如sinter来做共同关注的人，sdiff来做可能认识的人

Zset：

    有序集合中的元素可以排序，但不像List使用的下表索引排序，Zset是依据元素的score来排序，如下，tom的分数最高。有序集合中的元素不能重复，但是score可以重复， 就和一个班里的同学学号不能重复， 但是考试成绩可以相同。

1. 常用命令：
   zadd,zscore ,zrange,zrem,zcard,zrank,zrangebyscore等。

#zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]
#min和max还支持开区间（ 小括号） 和闭区间（ 中括号）
#-inf和+inf分别代表无限小和无限大：
127.0.0.1:6379> zrangebyscore user:ranking (200 +inf withscores
“tim”
“220”
“martin”
“250”
“tom”
“251”

2. 内部编码：
        当有序集合的元素个数小于hash-max-ziplist-entries配置（默认512个）、同时所有值都小于hash-max-ziplist-value配置（默认64字节） 时，Redis会使用ziplist作为有序集合的内部实现，否则使用skiplist（跳跃表）；ziplist更加节省内存，效率更好。
3. 应用场景：
   a).排行榜系统：视频网站的排行（按时间、播放数量等）

#zrank分数从低到高返回排名（排名从0开始计算）；zrevrank反之
127.0.0.1:6379> zrank user:ranking tom
(integer) 5
127.0.0.1:6379> zrevrank user:ranking tom
(integer) 0
#前3名：
zrevrange user:ranking 0 3

          b).点赞：zadd user:id 4 tom //给tom点4个赞
     4. List、Set、Zset异同：

参考：
《Redis开发与运维》