Redis入门（二）

上一篇我们主要讲Linxu环境下redis的简单安装，这篇我们讲讲redis的一些基本特性，主要包括五种数据结构，常用命令、客户端、及高可用等等。写这些博客，主要是对redis学习的练习及总结。

Redis可以做什么？

1、缓存
这种也是最常用的，相当于在应用和DB之间做了一个缓冲作用，缓存机制几乎在所有的大型网站都有使用，合理地使用缓存不仅可以加快数据的访问速度，而且能够有效地降低后端数据源的压力。 Redis提供了键值过期时间设置，并且也提供了灵活控制最大内存和内存溢出后的淘汰策略。
2、排行榜系统
例如按照热度排名的排行榜，按照发布时间的排行榜，按照各种复杂维度计算出的排行榜， Redis提供了列表和有序集合数据结构，合理地使用这些数据结构可以很方便地构建各种排行榜系统。
3、计数器应用
计数器在网站中的作用至关重要，例如视频网站有播放数、电商网站有浏览数，为了保证数据的实时性，每一次播放和浏览都要做加1的操作，如果并发量很大对于传统关系型数据的性能是一种挑战。 Redis天然支持计数功能而且计数的性能也非常好，可以说是计数器系统的重要选择。

Redis支持的数据结构

Redis支持五种数据结构，string（字符串）、 hash（哈希）、 list（列表）、 set（集合）、 zset（有序集合）。当然这只是Redis对外的数据结构，实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现，这样Redis会在合适的场景选择合适的内部编码。每种数据结构都有两种以上的内部编码实现，例如list数据结构包含了linkedlist和ziplist两种内部编码。同时有些内部编码，例如ziplist，可以作为多种外部数据结构的内部实现。

Redis这样设计有两个好处：第一，可以改进内部编码，而对外的数据结构和命令没有影响，这样一旦开发出更优秀的内部编码，无需改动外部数据结构和命令，例如Redis3.2提供了quicklist，结合了ziplist和linkedlist两者的优势，为列表类型提供了一种更为优秀的内部编码实现，而对外部用户来说基本感知不到。第二，多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自的优势，例如ziplist比较节省内存，但是在列表元素比较多的情况下，性能会有所下降，这时候Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist。注意：这种转换是不可逆的，一旦从ziplist转换为linkedlist后，不会在转换成ziplist.

Redis常用命令

查询所有的键：key * （特别影响Redis性能，生产环境禁用）
查询键的总数：dbsize
检查键是否存在：exists key
删除键（所有类型的键）：del key [key …]
设置键过期：expire key seconds
查看键过期时间：ttl key
查看键的数据结构：type key

Redis客户端jedis和jedis连接池

目前Redis最常用的客户端就是Jedis,不过一般都是通过连接池获取jedis来使用。客户端连接Redis使用的是TCP协议，直连的方式每次需要建立TCP连接，而连接池的方式是可以预先初始化好Jedis连接，所以每次只需要从Jedis连接池借用即可，而借用和归还操作是在本地进行的，只有少量的并发同步开销，远远小于新建TCP连接的开销。另外直连的方式无法限制Jedis对象的个数，在极端情况下可能会造成连接泄露，而连接池的形式可以有效的保护和控制资源的使用。

// common-pool连接池配置
GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();
// 初始化Jedis连接池
JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "127.0.0.1", 6379);
Jedis jedis = null;
try {
    // 1. 从连接池获取jedis对象
    jedis = jedisPool.getResource();
    // 2. 执行操作
    jedis.get("hello");
} catch (Exception e) {
    logger.error(e.getMessage(),e);
} finally {
    if (jedis != null) {
    // 如果使用JedisPool， close操作不是关闭连接， 代表归还连接池
    jedis.close();
    }
}

客户端常见异常分析

1、无法从连接池获取到连接
JedisPool中的Jedis对象个数是有限的，默认是8个。这里假设使用的默认配置，如果有8个Jedis对象被占用，并且没有归还，此时调用者还要从JedisPool中借用Jedis，就需要进行等待（例如设置了maxWaitMillis>0），如果在maxWaitMillis时间内仍然无法获取到Jedis对象就会抛出如下异常：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Could not get a resource
from the pool
…
Caused by: java.util.NoSuchElementException: Timeout waiting for idle object
at org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool.borrowObject(GenericObjectPool.
java:449)

不过一般应用在使用时会自己设置配置参数。

还有一种情况，就是设置了blockWhenExhausted=false，那么调用者发现池子中没有资源时，会立即抛出异常不进行等待，下面的异常就是blockWhenExhausted=false时的效果：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException: Could not get a resource
from the pool
…
Caused by: java.util.NoSuchElementException: Pool exhausted
at org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPool.borrowObject(GenericObjectPool.
java:464)

为什么连接池没有资源了，造成没有资源的原因非常多，可能如下：

·客户端：高并发下连接池设置过小，出现供不应求，所以会出现上面的错误，但是正常情况下只要比默认的最大连接数（ 8个）多一些即可，因为正常情况下JedisPool以及Jedis的处理效率足够高。

·客户端：没有正确使用连接池，比如没有进行释放，例如没有再finally中使用jedis.close()将jedis对象归还给连接池。

·客户端：存在慢查询操作，这些慢查询持有的Jedis对象归还速度会比较慢，造成池子满了。

·服务端：客户端是正常的，但是Redis服务端由于一些原因造成了客户端命令执行过程的阻塞，也会使得客户端抛出这种异常。
2.客户端读写超时
Jedis在调用Redis时，如果出现了读写超时后，会出现下面的异常：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException:
java.net.SocketTimeoutException: Read timed out

造成该异常的原因也有以下几种：
·读写超时间设置得过短。
·命令本身就比较慢。
·客户端与服务端网络不正常。
·Redis自身发生阻塞。
3.客户端连接超时
Jedis在调用Redis时，如果出现了连接超时后，会出现下面的异常：

redis.clients.jedis.exceptions.JedisConnectionException:
java.net.SocketTimeoutException: connect timed out

造成该异常的原因也有以下几种：
1）连接超时设置得过短，可以通过下面代码进行设置：
// 毫秒
jedis.getClient().setConnectionTimeout(time);
2） Redis发生阻塞，造成tcp-backlog已满，造成新的连接失败。
3）客户端与服务端网络不正常。

Redis为什么这么快

1、Redis是纯内存操作
2、Redis是单线程，避免了多线程的竞争问题
3、Redis采用了IO多路复用,减少了io操作的占用时间

Redis优化

1、尽量减少键值的长度
2、可以只存储必要的字段
3、可以将要存储的对象进行压缩（推荐使用Google的Snappy）
4、客户端避免进行append操作，append操作会占用多余的内存

参考文献《Redis开发与运维》