一、简介

Redis是一个速度极快的非关系数据库，也就是我们所说的NoSQL数据库(non-relational database)，它可以存储键(key)与5种不同类型的值(value)之间的映射(mapping)，可以将存储在内存的键值对数据持久化到硬盘，可以使用复制特性来扩展读性能，还可以使用客户端分片来扩展性能，并且它还提供了多种语言的API。

二、为什么要使用redis

我们想一下下面的问题：

redis是key-value的形式,map也是,可以用Map替代redis吗?
如果不能替代,有什么场景或需求是只有redis能实现的呢?
redis 跟其他缓存工具有什么区别呢？

redis VS map

Redis 可以用几十 G 内存来做缓存，Map 不行，一般 JVM 也就分几个 G 数据就够大了
Redis 的缓存可以持久化，Map 是内存对象，程序一重启数据就没了
Redis 可以实现分布式的缓存，Map 只能存在创建它的程序里
Redis 可以处理每秒百万级的并发，是专业的缓存服务，Map 只是一个普通的对象
Redis 缓存有过期机制，Map 本身无此功能
Redis 有丰富的 API，Map 就简单太多了

redis VS memcached

Redis和Memcache都是将数据存放在内存中，都是内存数据库。不过memcache还可用于缓存其他东西，例如图片、视频等等；
Redis不仅仅支持简单的k/v类型的数据，同时还提供list，set，hash等数据结构的存储；
虚拟内存--Redis当物理内存用完时，可以将一些很久没用到的value 交换到磁盘；
过期策略--memcache在set时就指定，例如set key1 0 0 8,即永不过期。Redis可以通过例如expire 设定，例如expire name 10；
分布式--设定memcache集群，利用magent做一主多从;redis可以做一主多从。都可以一主一从；
存储数据安全--memcache挂掉后，数据没了；redis可以定期保存到磁盘（持久化）；
灾难恢复--memcache挂掉后，数据不可恢复; redis数据丢失后可以通过aof恢复；
Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份

三、Redis原理

redis作为内存键值对数据库，采用的单线程处理，所以不管怎样都只能使用一个CPU，redis在内存存放数据是采用了hash表实现字典定位数据，字典中key保持唯一，通过对每个key进行hash，再把hash值存放于字典对应的index上，当两个key值发生hash碰撞时，在两个值中间加一个next指针这种链表的方式解决hash碰撞，字典是由两个表组成，ht[0]和ht[1]，字典信息都存在ht[0]中，ht[1]在进行rehash时才使用，当hash碰撞率达到阈值或者达到自动调节的阈值时，就会调用rehash使用ht[1]表重新计算key的hash值，收缩hash表或者解决hash碰撞，rehash过程如下：

1) 给ht[1]分配ht[0]的两倍空间

2) 把ht[0]的数据迁移到ht[1]

3) 清空ht[0]，将ht[0]指针指向ht[1]，将ht[1]指针指向ht[0]

在进行rehash时插入的数据字典信息插入到ht[1]，查询、更新、删除同时在ht[0],ht[1]进行，在高并发的插入更新实例上，redis的单线程更利于减少hash碰撞。

四、Redis特性

一个产品的使用场景肯定是需要根据产品的特性，先列举一下Redis的特点：

读写性能优异
持久化
数据类型丰富
单线程
数据自动过期
发布订阅
分布式

五、redis使用场景

1.高性能适合当做缓存

缓存是Redis最常见的应用场景，之所有这么使用，主要是因为Redis读写性能优异。而且逐渐有取代memcached，成为首选服务端缓存的组件。而且，Redis内部是支持事务的，在使用时候能有效保证数据的一致性。
作为缓存使用时，一般有两种方式保存数据：

1、读取前，先去读Redis，如果没有数据，读取数据库，将数据拉入Redis。

2、插入数据时，同时写入Redis。

方案一：实施起来简单，但是有两个需要注意的地方：

1、避免缓存击穿。（数据库没有就需要命中的数据，导致Redis一直没有数据，而一直命中数据库。）

2、数据的实时性相对会差一点。

方案二：数据实时性强，但是开发时不便于统一处理。

当然，两种方式根据实际情况来适用。如：方案一适用于对于数据实时性要求不是特别高的场景。方案二适用于字典表、数据量不大的数据存储。

2.丰富的数据格式性能更高，应用场景丰富

Redis相比其他缓存，有一个非常大的优势，就是支持多种数据类型。

数据类型	说明
string	字符串，最简单的k-v存储
hash	hash格式，value为field和value，适合ID-Detail这样的场景。
list	简单的list，顺序列表，支持首位或者末尾插入数据
set	无序list，查找速度快，适合交集、并集、差集处理
sorted set	有序的set

其实，通过上面的数据类型的特性，基本就能想到合适的应用场景了。

string——适合最简单的k-v存储，类似于memcached的存储结构，短信验证码，配置信息等，就用这种类型来存储。
hash——一般key为ID或者唯一标示，value对应的就是详情了。如商品详情，个人信息详情，新闻详情等。
list——因为list是有序的，比较适合存储一些有序且数据相对固定的数据。如省市区表、字典表等。因为list是有序的，适合根据写入的时间来排序，如：最新的***，消息队列等。
set——可以简单的理解为ID-List的模式，如微博中一个人有哪些好友，set最牛的地方在于，可以对两个set提供交集、并集、差集操作。例如：查找两个人共同的好友等。
Sorted Set——是set的增强版本，增加了一个score参数，自动会根据score的值进行排序。比较适合类似于top 10等不根据插入的时间来排序的数据。

如上所述，虽然Redis不像关系数据库那么复杂的数据结构，但是，也能适合很多场景，比一般的缓存数据结构要多。了解每种数据结构适合的业务场景，不仅有利于提升开发效率，也能有效利用Redis的性能。

3.单线程可以作为分布式锁

谈到Redis和Memcached 的区别，大家更多的是谈到数据结构和持久化这两个特性，其实还有一个比较大的区别就是：

Redis 是单线程，多路复用方式提高处理效率。
Memcached 是多线程的，通过CPU线程切换来提高处理效率。

所以Redis单线程的这个特性，其实也是很重要的应用场景，最常用的就是分布式锁。

4.自动过期能有效提升开发效率

Redis针对数据都可以设置过期时间，这个特点也是大家应用比较多的，过期的数据清理无需使用方去关注，所以开发效率也比较高，当然，性能也比较高。最常见的就是：短信验证码、具有时间性的商品展示等。无需像数据库还要去查时间进行对比。因为使用比较简单，就不赘述了。

5.分布式和持久化有效应对海量数据和高并发

Redis初期的版本官方只是支持单机或者简单的主从，大多应用则都是自己去开发集群的中间件，但是随着应用越来越广泛，用户关于分布式的呼声越来越高，所以Redis 3.0版本时候官方加入了分布式的支持，主要是两个方面：

Redis服务器主从热备，确保系统稳定性
Redis分片应对海量数据和高并发

而且Redis虽然是一个内存缓存，数据存在内存，但是Redis支持多种方式将数据持久化，写入硬盘，所有，Redis数据的稳定性也是非常有保障的，结合Redis的集群方案，有的系统已经将Redis当做一种NoSql数据存储来适用。

redis(一)-redis简介