Redis相关介绍

本文介绍了Redis，一种开源的内存数据结构存储系统，强调其高性能、多种数据结构支持、内存存储、持久化策略、发布订阅功能及工作原理。

Redis的介绍

Redis（Remote Dictionary Server），即远程字典服务，是一个开源的、使用ANSI C语言编写的、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。Redis因其高性能、高并发、丰富的数据类型和灵活的数据操作而广受欢迎。

主要特点：

高性能：Redis使用内存存储数据，读写速度极快，官方测试数据显示，读的速度可达110000次/s，写的速度可达81000次/s。
数据类型丰富：支持字符串（String）、哈希（Hash）、列表（List）、集合（Set）、有序集合（Sorted Set，简称zset）等多种数据类型，以及HyperLogLogs（基数统计）、Bitmaps（位图）和Geospatial（地理位置）等特殊数据类型。
原子性操作：Redis的所有操作都是原子性的，支持对多个操作的原子性执行。
持久化：支持RDB（Redis Database）和AOF（Append Only File）两种持久化机制，确保数据在服务器停机后不会丢失。
主从同步：支持主从同步，数据可以从主服务器向任意数量的从服务器同步，实现数据冗余和读取操作的可扩展性。

redis的常用命令

Redis通用命令

通用指令是部分数据类型的，都可以使用的指令，常见的有:

KEYS: 查看符合模板的所有key，不建议在生产环境设备上使用
DEL: 删除一个指定的key
EXISTS: 判断key是否存在
EXPIRE: 给一个key设置有效期，有效期到期时该key会被自动删除
TTL:查看一个KEY的剩余有效期

通过help [command]可以查看一个命令的具体用法，例如:

String类型

string类型，也就是字符串类型，是Redis中最简单的存储类型。其value是字符串，不过根据字符串的格式不同，又可以分为3类:

string:普通字符串
int:整数类型，可以做自增、自减操作
float:浮点类型，可以做自增、自减操作

不管是哪种格式，底层都是字节数组形式存储，只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过512m.

String的常见命令有:

SET:添加或者修改已经存在的一个String类型的键值对
GET:根据key获取String类型的value
MSET:批量添加多个String类型的键值对
MGET:根据多个key获取多个String类型的value
INCR:让一个整型的key自增1
INCRBY:让一个整型的key自增并指定步长，例如: incrby num 2 让num值自增2
INCRBYFLOAT:让一个浮点类型的数字自增并指定步长
SETNX:添加一个String类型的键值对，前提是这个key不存在，否则不执行
SETEX:添加一个String类型的键值对，并且指定有效期

Hash类型

Hash类型，也叫散列，其value是一个无序字典，类似于Java中的HashMap结构。string结构是将对象序列化为JSON字符串后存储，当需要修改对象某个字段时很不方便:

Hash结构可以将对象中的每个字段独立存储，可以针对单个字段做CRUD:

Hash的常见命令有:

HSET key field value:添加或者修改hash类型key的field的值
HGET key field:获取一个hash类型key的field的值
HMSET:批量添加多个hash类型key的field的值
HMGET:批量获取多个hash类型key的field的值
HGETALL:获取一个hash类型的key中的所有的field和value
HKEYS:获取一个hash类型的key中的所有的field
HVALS:获取一个hash类型的key中的所有的value
HINCRBY:让一个hash类型key的字段值自增并指定步长
HSETNX:添加一个hash类型的key的field值，前提是这个field不存在，否则不执行

List类型

Redis中的List类型与Java中的LinkedList类似，可以看做是一个双向链表结构。既可以支持正向检索和也可以支持反向检索。
特征也与LinkedList类似:

有序
元素可以重复
插入和删除快
查询速度一般

常用来存储一个有序数据，例如:朋友圈点赞列表，评论列表等。

List的常见命令有:

LPUSH key element ...:向列表左侧插入一个或多个元素
LPOP key:移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
RPUSH key element ...:向列表右侧插入一个或多个元素
RPOP key:移除并返回列表右侧的第一个元素
LRANGE key star end:返回一段角标范围内的所有元素
BLPOP和BRPOP:与LPOP和RPOP类似，只不过在没有元素时等待指定时间，而不是直接返回nil

Set类型

Redis的Set结构与Java中的HashSet类似，可以看做是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表，因此具备与HashSet类似的特征:

无序
元素不可重复
查找快
支持交集、并集、差集等功能

set的常见命令有:

SADD key member ...:向set中添加一个或多个元素
SREM key member ...:移除set中的指定元素
SCARD key:返回set中元素的个数
SISMEMBER key member:判断一个元素是否存在于set中
SMEMBERS:获取set中的所有元素
SINTER key1 key2 ...:求key1与key2的交集
SDIFF key1 key2 ...:求key1与key2的差集
SUNION key1 key2 ..:求key1和key2的并集

SortedSet类型

Redis的SortedSet是一个可排序的set集合，与Java中的TreeSet有些类似，但底层数据结构却差别很大。SortedSet中的每一个元素都带有一个score属性，可以基于score属性对元素排序，底层的实现是一个跳表（SkipList)加 hash表。SortedSet具备下列特性:

可排序
元素不重复
查询速度快

因为SortedSet的可排序特性，经常被用来实现排行榜这样的功能。

SortedSet的常见命令有:

ZADD key score member:添加一个或多个元素到sorted set，如果已经存在则更新其score值
ZREM key member:删除sorted set中的一个指定元素
ZSCORE key member:获取sorted set中的指定元素的score值
ZRANK key member:获取sorted set中的指定元素的排名
ZCARD key:获取sorted set中的元素个数
ZCOUNT key min max:统计score值在给定范围内的所有元素的个数
ZINCRBY key increment member: 让sorted set中的指定元素自增，步长为指定的increment值
ZRANGE key min max:按照score排序后，获取指定排名范围内的元素
ZRANGEBYSCORE key min max:按照score排序后，获取指定score范围内的元素
ZDIFF、ZINTER、ZUNION:求差集、交集、并集

注意:所有的排名默认都是升序，如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可

Redis的数据类型，分别适用什么样的场景

String（字符串）

适用场景：缓存任意类型的数据，如字符串、整数、浮点数等。由于其灵活性和普遍性，String 类型是 Redis 中最常用的数据类型。

示例：缓存用户信息、配置信息、计数器等。

Hash（哈希）

适用场景：存储对象类型的数据，每个字段都有一个对应的值。适用于需要表示一个对象或者映射关系的场景。

示例：存储用户信息（如用户名、密码、邮箱等），或者商品的属性（如名称、价格、库存等）。

List（列表）

适用场景：存储多个有序的字符串，适用于需要保存有序列表的场景，如消息队列、时间轴等。

示例：实现一个消息队列，或者保存用户的浏览历史。

Set（集合）

适用场景：存储多个无序且不重复的字符串，适用于需要快速查找某个元素是否存在于集合中的场景。

示例：用于实现用户标签、好友关系等。

Sorted Set（有序集合）

适用场景：存储多个带分数（score）的字符串，并且根据分数进行从小到大的排序。适用于需要排序的场景，如排行榜、成绩列表等。

示例：实现一个游戏排行榜，或者按照时间顺序排序的日志。

redis相对于mysql有什么区别

数据类型区别：

MySQL是关系型数据库，主要用于存放持久化数据，将数据存储在硬盘中，读取速度较慢。

Redis是NOSQL，即非关系型数据库，也是缓存数据库，将数据存储在缓存中，缓存的读取速度快，能够大大的提高运行效率，但是保存时间有限

本质区别：

MySQL：基于磁盘，读写速度没有Redis快，但是不受空间容量限制，性价比高；

Redis：基于内存，读写速度快，也可做持久化，但是内存空间有限，当数据量超过内存空间时，需扩充内存，而内存成本较高；

Redis的内存淘汰策略

当 Redis 内存达到最大限制且有新的写入操作需要更多内存时，Redis 会根据配置的内存淘汰策略来决定应该移除哪些数据以释放空间。主要有以下几种内存淘汰策略：

1. noeviction（默认策略）：不淘汰任何数据，当内存满时，新的写入命令将会报错。

2. volatile-lru：仅针对设置了过期时间的键，淘汰最近最少使用的（Least Recently Used，LRU）键

Redis的过期策略

定时删除：设置键值对过期时间的同时，创建一个定时器，到期时立即删除。这种策略可以立即释放过期数据占用的内存，但是会占用大量的 CPU 资源去处理定时器。在 Redis 中，这种策略并不是作为主要的过期键处理策略使用的，因为在键很多的时候，会消耗大量的 CPU 资源去处理定时器，这在实际应用中是不可接受的。
惰性删除：只有当客户端访问一个键值对时，才会检查该键值对是否过期，如果过期则删除。这种策略 CPU 资源占用小，但是如果过期的键值对一直不被访问，那么它们占用的内存就不会被释放。
定期删除：每隔一段时间，程序就对数据库进行一次检查，删除里面的过期键值对。这种策略是前两种策略的折中方案。

Redis的持久化

Redis支持两种持久化方式，以确保数据的安全性：

RDB（Remote Dictionary Base）：在指定的时间间隔内，将内存中的数据集快照写入磁盘。这种方式是默认的持久化方式，适用于大规模数据的备份和恢复。
AOF（Append Only File）：以日志的形式记录每个写操作，当Redis重启时，通过重新执行这些写操作来恢复数据。这种方式适用于对数据安全性要求较高的场景。