Redis 是Remote Dictionary Service 的简称；也是远程字典服务。它是内存数据库，KV 数据库，数据结构数据库。它是一个单线程的单reactor模型。其交互方式是请求响应方式。在正常情况下，如果向redis发出请求，则一定会有响应。

Redis 应用非常广泛，如Twitter、暴雪娱乐、Github、Stack Overflow、腾讯、阿里巴巴、京东、华为、新浪微博等，很多中小型公司也在使用。

Redis 命令查看：http://redis.cn/commands.html。

一认识Redis

redis数据的基本结构：

redis的存储结构为键值对，其中键为字符串，值可能为很多种数据结构，比如字符串、hash、list等。reds的存储结构和c++ 的unordered_map<string, T>比较像，其中T代表泛型。它共有16个数据库。

redis存储结构（KV）：

redis中value编码：

二 Redis值的数据结构及其操作

2.1 string

字符数组，该字符串的编码方式有三种，分别是int方式、raw方式和embstr方式。

当字符串长度不大于20时且能转成整数时，使用int方式存储；
当字符串长度大于20且不大于44时，使用embstr存储。
当字符串长度大于44时，使用raw存储。

embstr 编码是 raw 编码的一种优化方式，其底层数据结构都是简单动态字符串。所以 embstr编码和 raw 编码实现的字符串对象，都包含两部分的结构：redisObject 和 sdshdr.

Note: redisObject是Redis用来表示任意一种类型对象的通用结构体, 其中包含了该对象的类型和编码方式,以及指向底层数据结构的指针邓信息. sdshdr则是Redis专门用来表示简单动态字符串的结构体.

不同的是，raw 编码方式会调用两次内存分配函数来分别创建 redisObject 结构和 sdshdr 结构；而 embstr 编码方式只调用一次内存分配函数为 redisObject 结构和 sdshdr 结构同时分配内存空间, 其原理就是将字符串内容直接存储在redisObject的结构体中.

和raw相比，embstr的优点是：

创建对象时，内存分配函数从两次降为一次
销毁对象时，内存释放函数从两次降为一次
embstr编码的字符串，redisObject 结构和 sdshdr 结构处于连续的内存空间中，能更好地利用缓存带来的优势
Embstr 存储较短的字符串时采用一种优化的编码方式，可以减少内存占用；而 Raw 则没有进行任何优化，直接存储字符串的内容。

动态字符串 raw，字符串长度小于1M 时，加倍扩容；超过 1M 每次只多扩1M；字符串最大长度为 512M；

redis 字符串不同于C语言中的字符串，这里是安全字符串，长度是由结构体中的一个成员变量标识的，内容由柔性数组存储。还有一个成员变量描述可用空间，它可以存储图片，二进制协议等二进制数据。

基础命令：

# 设置 key 的 value 值
SET key val
# 获取 key 的 value
GET key
# 执行原子加一的操作
INCR key
# 执行原子加一个整数的操作
INCRBY key increment
# 执行原子减一的操作
DECR key
# 执行原子减一个整数的操作
DECRBY key decrement
# 如果key不存在，这种情况下等同SET命令。 当key存在时，什么也不做
SETNX key value
# 删除 key val 键值对
DEL key
# 设置或者清空key的value(字符串)在offset处的bit值。
SETBIT key offset value
# 返回key对应的string在offset处的bit值
GETBIT key offset
# 统计字符串被设置为1的bit数.
BITCOUNT key

2.2 list

双向链表实现，列表首尾操作（删除和增加）时间复杂度O(1) ；查找中间元素时间复杂度为
O(n) ；
列表中数据是否压缩的依据：

元素长度小于 48，不压缩；
元素压缩前后长度差不超过 8，不压缩；

基础命令：

# 从队列的左侧入队一个或多个元素
LPUSH key value [value ...]
# 从队列的左侧弹出一个元素
LPOP key
# 从队列的右侧入队一个或多个元素
RPUSH key value [value ...]
# 从队列的右侧弹出一个元素
RPOP key
# 返回从队列的 start 和 end 之间的元素 0, 1 2
LRANGE key start end
# 从存于 key 的列表里移除前 count 次出现的值为 value 的元素
LREM key count value
# 它是 RPOP 的阻塞版本，因为这个命令会在给定list无法弹出任何元素的时候阻塞连接
BRPOP key timeout # 超时时间 + 延时队列

应用:

异步消息队列:
操作与队列一样，但是在不同系统间；

实际项目中需要保证命令的原子性，所以一般用 lua 脚本或者使用 pipeline 命令；

-- redis lua脚本
local record = KEYS[1]
redis.call("LPUSH", "says", record)
redis.call("LTRIM", "says", 0, 4)

2.3 hash

存储结构
节点数量大于 512（hash-max-ziplist-entries）或所有字符串长度大于 64（hash-max-ziplistvalue），则使用 dict 实现；

节点数量小于等于 512 且有一个字符串长度小于 64，则使用 ziplist 实现；

dict和ziplist的区别:

dict 用于实现哈希表数据类型，支持高效的数据查找和插入；ziplist 用于实现列表数据类型，可以高效地存储一系列连续的元素。
相对于 ziplist，dict 数据结构需要占用更多的内存。因为 dict 存储键和值都需要分配内存，并且需要维护哈希表的结构；而 ziplist 存储的是压缩过的连续元素，不需要分配额外的内存用于维护链表结构。
相对于 ziplist，dict 数据结构的查询效率更高。因为 dict 的底层实现是哈希表，支持 O(1) 时间复杂度的查找操作；而 ziplist 的底层实现是链表，查找元素的时间复杂度为 O(n)。

基础命令：

# 获取 key 对应 hash 中的 field 对应的值
HGET key field
# 设置 key 对应 hash 中的 field 对应的值
HSET key field value
# 设置多个hash键值对
HMSET key field1 value1 field2 value2 ... fieldn valuen
# 获取多个field的值
HMGET key field1 field2 ... fieldn
# 给 key 对应 hash 中的 field 对应的值加一个整数值
HINCRBY key field increment
# 获取 key 对应的 hash 有多少个键值对
HLEN key
# 删除 key 对应的 hash 的键值对，该键为field
HDEL key field

2.4 set

集合；用来存储唯一性字段，不要求有序；
存储不需要有序，操作（交并差集）的时候需要有序。

存储结构
元素都为整数且节点数量小于等于 512（set-max-intset-entries），则使用整数数组存储；
元素当中有一个不是整数或者节点数量大于 512，则使用hash存储；

基础命令

# 添加一个或多个指定的member元素到集合的 key中
SADD key member [member ...]
# 计算集合元素个数
SCARD key
# SMEMBERS key
SMEMBERS key
# 返回成员 member 是否是存储的集合 key的成员
SISMEMBER key member
# 随机返回key集合中的一个或者多个元素，不删除这些元素
SRANDMEMBER key [count]
# 从存储在key的集合中移除并返回一个或多个随机元素
SPOP key [count]
# 返回一个集合与给定集合的差集的元素
SDIFF key [key ...]
# 返回指定所有的集合的成员的交集
SINTER key [key ...]
# 返回给定的多个集合的并集中的所有成员
SUNION key [key ...]

2.5 zset

有序集合；用来实现排行榜；它是一个有序唯一；

存储结构：
节点数量大于 128或者有一个字符串长度大于64，则使用跳表（skiplist）；
节点数量小于等于128（zset-max-ziplist-entries）且所有字符串长度小于等于64（zset-maxziplist-value），则使用 ziplist 存储；
数据少的时候，注重节省空间；
数量多的时候，注重访问性能；

基础命令：

# 添加到键为key有序集合（sorted set）里面
ZADD key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]
# 从键为key有序集合中删除 member 的键值对
ZREM key member [member ...]
# 返回有序集key中，成员member的score值
ZSCORE key member
# 为有序集key的成员member的score值加上增量increment
ZINCRBY key increment member
# 返回key的有序集元素个数
ZCARD key
# 返回有序集key中成员member的排名
ZRANK key member
# 返回存储在有序集合key中的指定范围的元素 order by id limit 1,100
ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
# 返回有序集key中，指定区间内的成员(逆序)
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

三 Redis发布订阅

Redis发布订阅是为了支持消息的多播机制，关键命令如下：

# 订阅频道
subscribe 频道
# 订阅模式频道
psubscribe 频道
# 取消订阅频道
unsubscribe 频道
# 取消订阅模式频道
punsubscribe 频道
# 发布具体频道或模式频道的内容
publish 频道 内容
# 客户端收到具体频道内容
message 具体频道 内容
# 客户端收到模式频道内容
pmessage 模式频道 具体频道 内容

发布订阅功能一般要区别命令连接而重新开启一个连接。因为命令连接严格遵循请求回应模式；而pubsub能收到redis主动推送的内容；所以实际项目中如果支持pubsub的话，需要另开一条连接用于处理发布订阅；

缺点

发布订阅的生产者传递过来一个消息，redis会直接找到相应的消费者并传递过去；

假如没有消费者，消息直接丢弃；

假如开始有2个消费者，一个消费者突然挂掉了，另外一个消费者依然能收到消息，但是如果刚挂掉的消费者重新连上后，在断开连接期间的消息对于该消费者来说彻底丢失了。stream的方式，确保消息一定可达。

另外，redis停机重启，pubsub的消息是不会持久化的，所有的消息被直接丢弃；

本专栏知识点是通过<零声教育>的系统学习，进行梳理总结写下文章，对c/c++linux课程感兴趣的读者，可以点击链接,详细查看详细的服务:链接