简介

Redis作为重要的缓存数据库在高并发的解决方案中起着重要作用。为了系统的学习Redis，也为了秋招（美团比较关注Redis 的掌握），计划编写该系列博客，也是为了整理知识点。
本篇主要介绍了Redis的基础知识与原理。之后将更新Redis的分布式相关知识和实际使用会用到的操作。希望读完这三篇文章可以完全掌握Redis的使用！

NoSQL

Not Only SQL的简称。NoSQL是解决传统的RDBMS在应对某些问题时比较乏力而提出的。具体的表现如下：

RDBMS依赖的表结构扩展性差，当表很多时，修改表结构的成本会很高；
IO较慢：虽然引入了索引，但是还是会存在索引失效的问题；
海量数据处理乏力：由于1和2，导致了3。

关系型数据库和NoSQL数据库的关系从来都不是谁取代谁，而是在一个复杂的高并发系统中相互增益，共同为系统提供可用性。

主流分支

KV数据库

Redis：KV主存数据库，所有的操作在主存中。并定期异步地将数据进行持久化。但是数据库提供性能会受主存大小的影响，主存成本高。

列族数据库 HBASE就是列族数据库，虽然没有改变传统的数据库结构，但是其对数据分析的支持会更好。

Cassandra：是Facebook的分布式数据库。其优点是 1）该数据库的设计模式非常灵活，不需要先设计数据库模式，添加或删除字段非常方便;2)支持范围查询，即可以对键进行范围查询;3)高可扩展性:单点故障不影响整个集群，支持线性扩展。
Hypertable：也是一个开源的分布式数据库，其使用的是bigtable。面向的是大规模的分布式集群，比如HDFS和KFS。

文档数据库
文档数据库并不关心高性能的读写并发，而是保证大数据的存储和良好的查询性能。

MongoDB：介于关系型数据库和非关系型数据库之间，支持许多数据格式和高速访存。
CouchDB：支持JSON和AtomPub。为了确保数据一致性，CouchDB符合ACID属性。

Redis简介

Remote Dictionary Server的简称。特点是在主存中存储数据。主存的特点是：IO快，易失性，成本高。
这个特点使得：

Redis不适合存储大文件；
不适合存储需要持久化的文件；
适合存储热点数据（要求快速IO）；
适合存储具有一定生命周期的数据（当生命周期结束就被销毁或者持久化到磁盘上）。

在Redis中，数据的存储有两种格式：RDB和AOF。RDB记录的是真实的数据，AOF记录的对数据的操作，且在Redis中会对操作进行重写（对可以合并和简化的操作进行重写）。AOF的效率更好，但是RDB采用压缩存储，存储效率高。

Redis数据类型

Redis是KV数据库，所有的Key都是字符串且唯一，数据类型指的是value的类型。

redis	java
string	String
hash	HashMap
list	LinkedList
set	HashSet
sorted_set	TreeSet

Redis有16个数据库可以使用。默认使用的是0号数据库。使用select index的方式切换数据库。

key的命名规则

在这里插入图片描述

key的操作

1. 基本操作操作

在分布式的场景下，保证多个节点存储的key不冲突是一个很关键的点。

#删除
del key
# 获取
get key
# 模糊查询 ？表示一个占位符 *表示任意长度任意字符 []指定若干字符
keys pattern
#类型
type key
# 自增操作
incr key increment
incrbyfloat key increment

由于key是一个字符串，所以在进行操作时会转化成数值来进行计算。由于Redis是单线程的，命令的执行是先后顺序的，所以不用担心并发引发的数据一致性问题。

2. 设置生命周期

由于redis是采用主存存储，因此通常存储的是具有一定生命周期的数据。

# 设置生命周期
expire key seconds
pexpire key milliseconds
expireat key timestamp
pexpireat key milliseconds-timestamp

# 获取生命周期
ttl key
pttl key #时间戳

# 持久化
persist key

String类型

String类型是一种一对一的映射关系。

key	value
name	咸鱼突刺
age	18

操作：

# 添加数据
set key value

# 获取
get key

# 删除
del key

# 添加多个
mset key1 value1 key2 value2...

# 获取多个
mget key1 key2 ...

# 获取字符串长度
strlen key1

# 在字符串后追加字符串
append key value

Hash类型

如果我们需要一个key对应多个value时就需要使用hash结构。相当于在string的基础上嵌套了多个结构。Hash的value 中只能存储字符串，且每个键值对的存储上限是 2^32 -1。
在这里插入图片描述

如果filed数据较少，底层的存储结构采用数组的方式，如果较多采用HashMap的形式。

# 新增数据
hset key field value
hmset key field1 value1 field2 value2...
hsetnx key field value

# 获取数据
hget key field
hgetall key
hkeys key
hvals key

# 删除数据
hedel key field1 field2....

# 获取字段的数量
hlen key

# 判断是否存在
hexists key field

list类型

list是序列结构，即各个元素之间有位置上的关系。redis中的list实现是双向链表，逻辑结构为队列。根据队列的特点，不难猜出对list的操作应该包括在双端的操作。key相当于是一个指针。
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# 添加数据
lpush key value1 value2
rpush key value1 value2

# 获取数据
lrange key start stop

# 获取指定位置的value
lindex key index

# 获取长度
llen key

# 获取并移除
lpop key
lpop key

# 规定时间内获取并移除数据
blpop key1 [key2] timeout
brpop key1 [key2] timeout

# 移除指定数据
lrem key count value

set类型

set的定位和数学中的集合一致。set的查询效率高，且可以存大量的数据。其存储结构和Hash结构完全一致，但是其value的值为空。在这里插入图片描述

常用来解决：

数据的快速过滤和查找；
存储用户的权限等对顺序没有要求的内容。

# 添加数据
sadd key member1 [member2]

# 获取全部数据
smembers key

# 删除数据
srem key member1 [member2]

# 获取数据量
scard key
# 是否包含某个member
sismember key member

# 随机获取指定数量的数据
srandmember key [count]

# 随机获取一个数据并移除
spop key

# 集合运算
sinter key1 [key2]
sunion key1 [key2]
sdiff key1 [key2]

# 集合运算并保存结果
sinterstore destSet key1 [key2]
sunionstore destSet key1 [key2]
sdiffstore destSet key1 [key2]

# 将指定数据从原始集合移动到目标集合
smove source dest member

zset类型

是一种有序的数据结构。score就是判断的规则。sorted_set在set的基础上加入了一个score字段，按照这个字段排序。
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# 添加数据
zadd key score1 member1 [score2 member2]

# 获取全部数据
zrange key start end [withscore]
zrevrange key start end [withscore]

# 删除数据
zrem key member

# 按条件查找数据 limit指定是个数
zrangebyscore key min max [withscore] [limit]
zrevrangebyscore key max min [withscore] [limit]

# 获取数据对应的索引
zrank key member
zrevrank key member

# 获取score值
zscore key member
zincrby key increment memeber

# 按照条件删除数据
zremrangebyrank key start end
zremreangebyscore key min max

# 获取集合总量
zcard key
zcount key min max

# 集合操作：交集会将key相同的score相加
zinterstore destSet numkeys key1 [key2]
zunionstore destSet numkeys key1 [key2]

Redis的持久化

持久化就将数据存储在本地磁盘，为了数据的恢复。通常的方式有：AOF和RDB。
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RDB详解

开启RDB的指令有两种：

save指令，一旦执行，CPU会立刻去对数据进行持久化，但是由于Redis是单线程的，当数据量很大，会导致长时间的阻塞；
bgsave指令，一旦执行Redis会在CPU空闲时执行持久化操作。

RDB配置

AOF(Append Only File)

记录的是对数据的操作。读操作不用记录，修改操作记录。 AOF之所以效率高，是因为其采用指令重新写机制，将可以合并且简化得到指令重写，大大减少了文件体积。比如用户的单个插入会被整合成mset的形式。

AOF三种写策略：

always：每次发生变化就写一次，效率低
everysec：每秒将缓冲区的指令同步到缓冲区，准确率高，性能好。
no：系统控制，不建议使用。

AOF功能开启

# 开启AOF
appendonly yes|no

# AOF写数据策略
appendfsync always|everysec|no

# 日志文件名
appendfilename filename
# 地址
dir path

AOF重写

AOF重写是为了压缩AOF文件的大小。通过指令重拍和组合来减少不必要的操作。

手动重写
```
bgrewriteaof
```

自动重写

auto-aof-rewrite-min-size size
auto-aof-rewrite-min-percentage percentage

AOF与RDB的比较

持久化方式	RDB	AOF
占用空间	小（数据压缩）	大（指令重写）
存储速度	慢	快
恢复速度	快	慢
资源消耗	高	低
启动优先级	低	高

Redis事务

# 开始事务,之后的所有指令都是属于该事务的
multi

# 取消事务
discard

#执行事务
exec