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# 初识 Redis

Redis 是一种键值型的 NoSql 数据库，这里有两个关键字：

  • 键值型
  • NoSql

其中键值型，是指 Redis 中存储的数据都是以 key、value 对的形式存储，而 value 的形式多种多样，可以是字符串、数值、甚至 json

而 NoSql 则是相对于传统关系型数据库而言，有很大差异的一种数据库。

# 认识 NoSQL

NoSql 可以翻译做 Not Only Sql（不仅仅是 SQL），或者是 No Sql（非 Sql 的）数据库。是相对于传统关系型数据库而言，有很大差异的一种特殊的数据库，因此也称之为非关系型数据库。

# 结构化与非结构化

传统关系型数据库是结构化数据，每一张表都有严格的约束信息：字段名、字段数据类型、字段约束等等信息，插入的数据必须遵守这些约束：

而 NoSql 则对数据库格式没有严格约束，往往形式松散，自由。

可以是键值型

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也可以是文档型

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甚至可以是图格式

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# 查询方式

传统关系型数据库会基于 Sql 语句做查询，语法有统一标准；

而不同的非关系数据库查询语法差异极大，五花八门各种各样。

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# 事务

传统关系型数据库能满足事务 ACID 的原则。

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而非关系型数据库往往不支持事务，或者不能严格保证 ACID 的特性，只能实现基本的一致性。

# 总结

除了上述四点以外，在存储方式、扩展性、查询性能上关系型与非关系型也都有着显著差异，总结如下：

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  • 存储方式

    • 关系型数据库基于磁盘进行存储，会有大量的磁盘 IO，对性能有一定影响
    • 非关系型数据库，他们的操作更多的是依赖于内存来操作，内存的读写速度会非常快，性能自然会好一些

  • 扩展性

    • 关系型数据库集群模式一般是主从，主从数据一致，起到数据备份的作用，称为垂直扩展。
    • 非关系型数据库可以将数据拆分，存储在不同机器上，可以保存海量数据，解决内存大小有限的问题。称为水平扩展。
    • 关系型数据库因为表之间存在关联关系，如果做水平扩展会给数据查询带来很多麻烦

# 认识 Redis

Redis 诞生于 2009 年全称是 Remote Dictionary Server 远程词典服务器，是一个基于内存的键值型 NoSQL 数据库。

特征：

  • 键值（key-value）型，value 支持多种不同数据结构，功能丰富

  • 单线程，每个命令具备原子性

  • 低延迟，速度快（基于内存、IO 多路复用、良好的编码）。

  • 支持数据持久化

  • 支持主从集群、分片集群

  • 支持多语言客户端

# Redis 数据结构

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# 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
  • 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：

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# 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
# Redis 没有类似 MySQL 中的 Table 的概念，我们该如何区分不同类型的 key 呢？

例如，需要存储用户、商品信息到 redis，有一个用户 id 是 1，有一个商品 id 恰好也是 1

Redis 的 key 允许有多个单词形成层级结构，多个单词之间用 ':' 隔开，格式如下：

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这个格式并非固定，也可以根据自己的需求来删除或添加词条。例如我们的项目名称叫 heima，有 user 和 product 两种不同类型的数据，我们可以这样定义 key：

  • user 相关的 key：heima:user:1
  • product 相关的 key：heima:product:1

如果 Value 是一个 Java 对象，例如一个 User 对象，则可以将对象序列化为 JSON 字符串后存储：

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# 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：

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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：

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# 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

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如何利用 List 结构模拟一个栈？

入口和出口在同一边

如何利用 List 结构模拟一个队列？

入口和出口在不同边

如何利用 List 结构模拟一个阻塞队列？

入口和出口在不同边出队时采用 BLPOP 或 BRPOP

# 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

# String 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

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# 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