redis 基础知识详解

redis 定义

redis: Remote Dictionary Server  的缩写，redis是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、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。它通常被称为数据结构服务器，因为值（value）可以是 字符串(String)，哈希(Map)，列表(list)，集合(sets) 和 有序集合(sorted sets)。redis可以是纯内存数据库，也可以将数据记录到磁盘进行持久化。

redis 常用应用场景

1. 最常用的就是会话缓存；
2. 消息队列，比如支付；
3. 活动排行榜或计数 ；
4. 发布、订阅消息(消息通知)；
5. 商品列表、评论列表等；

redis 数据类型

　　字符串(String)：在redis中string其实并不是指字符串，它表示的是一种基本的数据类型，即一个key只能对应一个value。这里的key和value都是数组形式的，只不过key一般是由一个字符串转换成的byte数组，而value则是根据实际情况而定。需要注意是一个键值最大存储512MB。通常使用：微博数，粉丝数等；

　　常用命令:  set,get,decr,incr,mget 等

　　如图：

　　

　　应用场景：String是最常用的一种数据类型，普通的key/ value 存储都可以归为此类.即可以完全实现目前 Memcached 的功能，并且效率更高。还可以享受Redis的定时持久化，操作日志及 Replication等功能。除了提供与 Memcached 一样的get、set、incr、decr 等操作外，Redis还提供了下面一些操作：

• 获取字符串长度
• 往字符串append内容
• 设置和获取字符串的某一段内容
• 设置及获取字符串的某一位（bit）
• 批量设置一系列字符串的内容

　　实现方式：String在redis内部存储默认就是一个字符串，被redisObject所引用，当遇到incr,decr等操作时会转成数值型进行计算，此时redisObject的encoding字段为int。

　　哈希(Hash)：一个key可以对应多个key-value对，此时这些key-value对之间的先后顺序一般意义不大，这是一个按照名称语义来访问的数据结构，而非位置语义。通常使用：存储用户信息，商品信息等；

　　常用命令：hget,hset,hgetall 等

　　

　　应用场景：在Memcached中，我们经常将一些结构化的信息打包成HashMap，在客户端序列化后存储为一个字符串的值，比如用户的昵称、年龄、性别、积分等，这时候在需要修改其中某一项时，通常需要将所有值取出反序列化后，修改某一项的值，再序列化存储回去。这样不仅增大了开销，也不适用于一些可能并发操作的场合（比如两个并发的操作都需要修改积分）。而Redis的Hash结构可以使你像在数据库中Update一个属性一样只修改某一项属性值。

　　我们简单举个实例来描述下Hash的应用场景，比如我们要存储一个用户信息对象数据，包含以下信息：用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息，如果用普通的key/value结构来存储，主要有以下2种存储方式：

　　　　第一种方式：将用户ID作为查找key,把其他信息封装成一个对象以序列化的方式存储，这种方式的缺点是，增加了序列化/反序列化的开销，并且在需要修改其中一项信息时，需要把整个对象取回，并且修改操作需要对并发进行保护，引入CAS等复杂问题。

　　　　第二种方法：是这个用户信息对象有多少成员就存成多少个key-value对儿，用用户ID+对应属性的名称作为唯一标识来取得对应属性的值，虽然省去了序列化开销和并发问题，但是用户ID为重复存储，如果存在大量这样的数据，内存浪费还是非常可观的。

　　那么Redis提供的Hash很好的解决了这个问题，Redis的Hash实际是内部存储的Value为一个HashMap，并提供了直接存取这个Map成员的接口，也就是说，Key仍然是用户ID, value是一个Map，这个Map的key是成员的属性名，value是属性值，这样对数据的修改和存取都可以直接通过其内部Map的Key(Redis里称内部Map的key为field), 也就是通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题。很好的解决了问题。

　　实现方式：上面已经说到Redis Hash对应Value内部实际就是一个HashMap，实际这里会有2种不同实现，这个Hash的成员比较少时Redis为了节省内存会采用类似一维数组的方式来紧凑存储，而不会采用真正的HashMap结构，对应的value redisObject的encoding为zipmap,当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。

　　列表（list）：一个key可以对应多个value，且value之间是有先后顺序的，value值可以重复。通常使用：微博的关注列表，粉丝列表，消息列表等功能都可以用Redis的list结构来实现；

　　常用命令：lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等。

　　

　　应用场景：关注列表，粉丝列表等，最新消息排行等功能，消息队列；

　　实现方式：Redis list的实现为一个双向链表，即可以支持反向查找和遍历，更方便操作，不过带来了部分额外的内存开销，Redis内部的很多实现，包括发送缓冲队列等也都是用的这个数据结构。

　　集合（set）：一个key可以对应多个value，且value之间是没有先后顺序的，value值也不可以重复。通常使用：微博应用中，可以将一个用户所有的关注人存在一个集合中，将其所有粉丝存在一个集合。Redis可以非常方便的实现如共同关注、共同粉丝、共同喜好等功能；

　　常用命令：sadd,spop,smembers,sunion 等。

　　

　　应用场景：Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的，当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。Sets 集合的概念就是一堆不重复值的组合。利用Redis提供的Sets数据结构，可以存储一些集合性的数据，比如在微博应用中，可以将一个用户所有的关注人存在一个集合中，将其所有粉丝存在一个集合。Redis还为集合提供了求交集、并集、差集等操作，可以非常方便的实现如共同关注、共同喜好、二度好友等功能，对上面的所有集合操作，你还可以使用不同的命令选择将结果返回给客户端还是存集到一个新的集合中。

　　实现方式：set 的内部实现是一个 value永远为null的HashMap，实际就是通过计算hash的方式来快速排重的，这也是set能提供判断一个成员是否在集合内的原因。

　　有序集合（sorted set）：一个key可以对应多个value，value之间是有大小排序的，value值不可以重复。每个value都和一个浮点数相关联，该浮点数叫score。元素排序规则是：先按score 排序，再按 value 排序。通常使用：直播系统中，实时排行信息包含直播间在线用户列表，各种礼物排行榜，弹幕消息（可以理解为按消息维度的消息排行榜）等信息，适合使用Redis中的Sorted Set 结构进行存储；

　　常用命令：zadd,zrange,zrem,zcard等。

　　使用场景：Redis sorted set的使用场景与set类似，区别是set不是自动有序的，而sorted set可以通过用户额外提供一个优先级(score)的参数来为成员排序，并且是插入有序的，即自动排序。当你需要一个有序的并且不重复的集合列表，那么可以选择sorted set数据结构，比如twitter 的public timeline可以以发表时间作为score来存储，这样获取时就是自动按时间排好序的。

　　另外还可以用Sorted Sets来做带权重的队列，比如普通消息的score为1，重要消息的score为2，然后工作线程可以选择按score的倒序来获取工作任务。让重要的任务优先执行。

　　实现方式：Redis sorted set的内部使用HashMap和跳跃表(SkipList)来保证数据的存储和有序，HashMap里放的是成员到score的映射，而跳跃表里存放的是所有的成员，排序依据是HashMap里存的score,使用跳跃表的结构可以获得比较高的查找效率，并且在实现上比较简单。

redis 配置

• 通用（general）
• 快照（snapshotting）
• 复制（replication）
• 安全（security）
• 限制（limits)
• 追加模式（append only mode)
• LUA脚本（lua scripting)，暂时不写
• 慢日志（slow log)
• 事件通知（event notification），暂时不写