redis学习笔记(一)

redis简介

redis是一个开源，高性能，基于key-value的缓存存储系统，通过多种键值数据类型来适应不同应用场景的缓存与存储需求。
redis是Remote Dictionary Server(远程字典服务器)的缩写，允许其他应用使用TCP协议读写字典的内容。目前redis提供5种键值数据类型。

1. string(字符串类型)
2. hash(散列/哈希类型)
3. list(列表类型)
4. set(集合类型)
5. zset(有序集合类型)

redis优点

为啥要用reids呢？mysql不行嘛？

1. 快！ redis 非常快，每秒可执行大约 110000 次的设置(SET)操作，每秒大约可执行 81000 次的读取/获取(GET)操作。(下图是我本机测试的，当然每台电脑不一样看性能的，使用redis-benchmark -n 100000 -q 测试)

2. 原子性! 所有 Redis 操作都是原子操作，这确保如果两个客户端并发访问，Redis 服务器能接收更新的值,因为redis是单线程的。

3. 丰富的数据类型! redis 支持开发人员常用的大多数数据类型，例如列表，集合，排序集和散列等等。这使得 Redis 很容易被用来解决各种问题，因为我们知道哪些问题可以更好使用地哪些数据类型来处理解决。

4. 实用工具! Redis 是一个多实用工具，可用于多种用例，如：缓存，消息队列(Redis 本地支持发布/订阅)，应用程序中的任何短期数据，例如，web应用程序中的会话，网页命中计数等。

redis基本命令

KEYS pattern(符合规则的键名列表)

KEYS pattern
其中pattern支持glob风格通配符的格式,另外由于KEYS命令需要遍历redis中所有的key，而且redis又是单线程的，当key较多时会影响性能，生产环境建议别用喔。

EXISTS key(判断key是否存在)

EXISTS key
如果key存在则返回整数类型1，否则返回0

DEL key…(删除键)

DEL key…
可以删除一个或多个key，返回值是删除键的个数。

TYPE key(获得key的类型)

TYPE key
如果key不存在返回none，否则返回五种数据类型其中一个。

redis五种基本数据结构

Redis 有 5 种基础数据结构，它们分别是：string(字符串)、list(列表)、hash(字典)、set(集合) 和 zset(有序集合)。

string(字符串)

string简介

字符串类型是redis中最基本的数据类型，它能够存储任何形式的字符串，一个字符串类型的最大容量是512MB。从源码的 sds.h/sdshdr 文件 中可以看到 Redis 底层对于字符串的定义 SDS，即 Simple Dynamic String 结构：

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/* Note: sdshdr5 is never used, we just access the flags byte directly.
 * However is here to document the layout of type 5 SDS strings. */
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr5 {
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, and 5 msb of string length */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr8 {
    uint8_t len; /* used */
    uint8_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr16 {
    uint16_t len; /* used */
    uint16_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr32 {
    uint32_t len; /* used */
    uint32_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};
struct __attribute__ ((__packed__)) sdshdr64 {
    uint64_t len; /* used */
    uint64_t alloc; /* excluding the header and null terminator */
    unsigned char flags; /* 3 lsb of type, 5 unused bits */
    char buf[];
};

为了对内存做到极致的优化，不同长度的字符串使用不同的结构体来表示。

SDS 与 C 字符串的区别

为什么不考虑直接使用 C 语言的字符串呢？因为 C 语言这种简单的字符串表示方式 不符合 Redis 对字符串在安全性、效率以及功能方面的要求。我们知道，C 语言使用了一个长度为 N+1 的字符数组来表示长度为 N 的字符串，并且字符数组最后一个元素总是 ‘\0’。(下图就展示了 C 语言中值为 “Redis” 的一个字符数组)。

直接使用c字符串会有哪些问题呢？
获取字符串长度为 O(N) 级别的操作 → 因为 C 不保存数组的长度，每次都需要遍历一遍整个数组；
不能很好的杜绝 缓冲区溢出/内存泄漏 的问题 → 跟上述问题原因一样，如果执行拼接 or 缩短字符串的操作，如果操作不当就很容易造成上述问题；
C 字符串 只能保存文本数据 → 因为 C 语言中的字符串必须符合某种编码（比如 ASCII），例如中间出现的 ‘\0’ 可能会被判定为提前结束的字符串而识别不了；

string基本命令

赋值和取值

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127.0.0.1:6379> SET key value
OK
127.0.0.1:6379> GET key
"value"

当键不存在时会放回空结果(nil)

递增整数

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127.0.0.1:6379> set num 0
OK
127.0.0.1:6379> incr num
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incr num
(integer) 2

当字符串是整数类型的时候，可以通过incr方法递增，并返回递增后的值，如果不是整数类型则会报错。

递减整数

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127.0.0.1:6379> decr num
(integer) 1

decr递减，其他事项如上面一样。

增加指定的整数

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2

127.0.0.1:6379> incrby num 100
(integer) 102

incrby跟递增一样，只是可以指定增加的整数。

减少指定的整数

1
2

127.0.0.1:6379> decrby num 100
(integer) 2

decrby跟递减一样，只是可以指定减少的整数。

增加指定浮点数

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127.0.0.1:6379> incrbyfloat num 100.123
"101.123"

incrbyfloat同上上，只是加的变成浮点数了。。

向尾部追加值

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127.0.0.1:6379> set key TOM
OK
127.0.0.1:6379> append key " CAT"
(integer) 7

append作用是向尾部追加value，如果key不存在则设置值为value，返回值是追加后字符串的长度。

获取字符串长度

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127.0.0.1:6379> strlen key
(integer) 7

返回键值的长度，如果键不存在则返回0

同时获得/设置多个值

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127.0.0.1:6379> MSET key1 value1 key2 value2 key3 value3
OK
127.0.0.1:6379> MGET key1 key2 key3
1) "value1"
2) "value2"
3) "value3"

MSET/MGET 跟SET/GET一样，只是可以同时设置/获取多个键值。

位操作

一个字节由8位二进制组成，在reids中提供了4个命令来直接对二进制位进行位操作。

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127.0.0.1:6379> SET bit bar
OK

GETBIT 命令可以获得一个字符串类型指定位置的二进制位的值（0/1），索引从0开始。

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127.0.0.1:6379> GETBIT bit 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> GETBIT bit 6
(integer) 1

SETBIT命令可以设置字符串类型指定位置的二进制位的值(0/1),返回值是该位置的旧值。

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127.0.0.1:6379> SETBIT bit 6 0
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SETBIT bit 7 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> GET bit
"aar"

BITCOUNT命令可以获得字符串类型中二进制位位1的个数。当然也可以只统计指定范围的。

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127.0.0.1:6379> BITCOUNT bit
(integer) 10

127.0.0.1:6379> BITCOUNT bit 0 1
(integer) 6

BITOP命令可以对多个字符串类型进行位运算，并将结果存储在指定key中，BITOP命令支持AND、OR、XOR、NOT等位运算操作。

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127.0.0.1:6379> BITOP OR result bit1 bit2
(integer) 3
127.0.0.1:6379> GET result
"car"

BITPOS命令可以对指定键的第一个位是0或者1的位置,例如bit1为bar，返回值为1，则表示“bar”中第一个值为1的二进制偏移量为1。

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127.0.0.1:6379> BITPOS bit1 1
(integer) 1

hash(哈希/散列)

redis的hash类型相当于java中的HashMap，内部实现也差不多一样的，都是通过数组+链表的链地址法解决哈希冲突的。散列类型适合存储对象。

hsah基本命令

赋值和取值

在哈希列表中使用HSET和HGET来设置/获取字段值。
HSET key field value 设置值
HGET key field 获取值
另外HSET命令不区分是INSERT还是UPDATE操作，当执行的是INSERT操作时会放回1，执行时UPDATE操作会返回0，当键本身不存在，HSET命令也会自动创建的拉。

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127.0.0.1:6379> HSET student:1 name xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> HGET student:1 name
"xiaoming"

跟字符串一样，可以通过HMSET和HMGET来同时设置/获取多个字段值。

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127.0.0.1:6379> HMSET student:1 age 18 sex male
OK
127.0.0.1:6379> HMGET student:1 age sex
1) "18"
2) "male"

判断字段是否存在

HEXISITS key field 用来判断一个字段是否存在，如果存在则返回1，否则返回0。

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127.0.0.1:6379> HEXISTS student:1 name
(integer) 1

当字段不存在时赋值

HSETNX key field value HSETNX与HSET类似，区别在于字段如果已经存在了，HSETNX将不执行任何操作。

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127.0.0.1:6379> HSETNX student:1 name xiaohong
(integer) 0
127.0.0.1:6379> HGET student:1 name
"xiaoming"

删除字段

HDEL key field… HDEL可以删除一个或多个字段，返回值时删除字段的个数。

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127.0.0.1:6379> HDEL student:1 name
(integer) 1

只获得字段名或者字段值

HKEYS key 获得键中所有字段名
HVALS key 获得键中所有字段值

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127.0.0.1:6379> HMSET student:1 name xiaoming  age 18 sex male
OK
127.0.0.1:6379> HKEYS student:1
1) "name"
2) "age"
3) "sex"
127.0.0.1:6379> HVALS student:1
1) "xiaoming"
2) "18"
3) "male"

list(列表)类型

list简介

redis的list相当于java中的LinkedList，它内部时基于双向链表实现的。这意味着它插入和删除特别快，但是随机访问比较慢。

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typedef struct listNode {
    struct listNode *prev;
    struct listNode *next;
    void *value;
} listNode;

typedef struct listIter {
    listNode *next;
    int direction;
} listIter;

typedef struct list {
    listNode *head;
    listNode *tail;
    void *(*dup)(void *ptr);
    void (*free)(void *ptr);
    int (*match)(void *ptr, void *key);
    unsigned long len;
} list;

list基本命令

向两端添加元素

LPUSH key value… 向列表左边添加元素，返回新列表长度
RPUSH key value… 向列表右边添加元素，返回新列表长度

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127.0.0.1:6379> LPUSH num 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> RPUSH num 2
(integer) 2

向两端弹出元素

LPOP key 从列表左边弹出一个元素,返回元素值，如果列表为空则返回nil
RPOP key 从列表右边弹出一个元素,返回元素值，如果列表为空则返回nil

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127.0.0.1:6379> LPUSH num 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> LPOP num
"5"
127.0.0.1:6379> RPOP num
"1"

获得列表中元素个数

LLEN key 获得列表长度，如果列表不存在则返回0

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127.0.0.1:6379> LLEN num
(integer) 3

获得列表片段

LRANGE key start stop 获得列表从start到stop（包括stop）的片段，redis起始索引从0开始。LRANGE命令支持负索引，例如-1表示最右边第一个元素，-2表示最右边第二个元素。
注意事项：

1. 如果start索引位置比stop索引位置靠后则会返回空列表。
2. 如果stop大于实际索引范围则会返回列表最右边的元素

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127.0.0.1:6379> LPUSH num 1 2 3 4 5 6 7 8 9
(integer) 9
127.0.0.1:6379> LRANGE num 0 3
1) "9"
2) "8"
3) "7"
4) "6"
127.0.0.1:6379> LRANGE num 0 -1
1) "9"
2) "8"
3) "7"
4) "6"
5) "5"
6) "4"
7) "3"
8) "2"
9) "1"

删除列表中指定值

LREM key count value 删除列表中前count个值为value的元素，返回值是实际删除元素个数，根据count值的不同，执行起来也不一样

1. 当count>0,列表会从左到右开始删除前count个value值元素。
2. 当count<0,列表会从右到左开始删除前|count|个value值元素。
3. 当count=0.列表会删除所有值为value的元素。

set(集合)类型

set简介

redis集合相当于java中的HashSet，内部键值对是无序，唯一的。在redis内部实现中是使用value为空的散列表实现的，所有这些操作时间复杂度是O(1),而且多个集合类型之间还可以进行并集，交集，差集等操作。

set基本命令

添加/删除元素

SADD key member.. 添加一个或多个元素，如果元素已经存在则忽略，返回成功加入元素个数
SREM key member.. 删除一个或多个元素，返回删除成功的元素个数。

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127.0.0.1:6379> SADD set Hello
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD set WORLD!  "I LOVE YOU"
(integer) 2
127.0.0.1:6379> SREM set Hello
(integer) 1

获得集合中的所有元素

SMEMBERS key 返回集合中所有的元素

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127.0.0.1:6379> SMEMBERS set
1) "I LOVE YOU"
2) "WORLD!"

集合间运算

SDIFF key… 对多个集合进行差集运算。集合A与集合B的差集表示为A-B，代表属于A且不属于B的元素集合，例如：

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127.0.0.1:6379> SADD set1 1 2 3 4 5
(integer) 5
127.0.0.1:6379> SADD set2 2 3 4 5 6
(integer) 5
127.0.0.1:6379> SDIFF set1 set2
1) "1"

SINTER key… 对多个集合进行交集运算。集合A与集合B的交集表示为A∩B，代表属于A且属于B的元素集合，例如：

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127.0.0.1:6379> SINTER set1 set2
1) "2"
2) "3"
3) "4"
4) "5"

SUNION key… 对多个集合进行并集运算。集合A与集合B的并集表示为A∪B，代表属于A或属于B的元素集合，例如：

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127.0.0.1:6379> SUNION set1 set2
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"
6) "6"

zset(有序列表)类型

zset简介

zset有序列表，它比较特殊算的上是redis中最高级的类型了，内部实现是通过【跳跃表】来实现的。一方面他是集合，保证了唯一性，另一方面它每个value都有score值，用来实现排序权重。

zset基本命令

添加元素

ZADD key score member [score member…]
ZADD用来向有序集合中加入一个元素和元素分数，如果元素值存在则会用新分数替换已有分数，返回值是新加入到集合中的元素个数。
其中score可以是整数，浮点数。

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127.0.0.1:6379> ZADD score 87 Tom 67 Peter 100 Xiaoming
(integer) 3

获得元素分数

ZSCORE key member
获得元素分数

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2

127.0.0.1:6379> ZSCORE score Xiaoming
"100"

获得在某个范围的元素列表

ZRANGE key start stop [WITHSOCRES]
ZRANGE命令会按照元素分数从小到大顺序返回索引从start到stop之间的所有元素（包含stop）。同时如果想要获得元素的元素分数可以在 ZRANGE命令尾部加上WITHSCORES。

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127.0.0.1:6379> ZRANGE score 0 -1
1) "Peter"
2) "Tom"
3) "Xiaoming"


127.0.0.1:6379> ZRANGE score 0 -1 WITHSCORES
1) "Peter"
2) "67"
3) "Tom"
4) "87"
5) "Xiaoming"
6) "100"

获得指定分数范围的元素

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
ZRANGEBYSCORE命令按照元素分数从小到大的顺序返回，分数在min和max之间(包含max)的元素。另外如果不想包括端点值可以在前面加(
后面那两个可选参数跟数据库一样的就不在写了。

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127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE score 80 +inf
1) "Tom"
2) "Xiaoming"

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127.0.0.1:6379> ZINCRBY score 10 Tom
"97"

增加某个元素的分数

ZINCRBY key incrment member
ZINCRBY 可以增加一个元素的分数，返回值是更改后的分数。

redis命名推荐

在redis中对键的命名没有强制的要求，但比较好的命名是—对象类型:对象ID:对象属性,例如使用user:1:friends来存储ID为1的用户好友列表。另外键的命名一定要有可读性有意义，例如u:1:f虽然可以节省内存空间但是可读性很明显不好，孰重孰轻还是要分的清的。

学习资料引用

5种基本数据结构
《 Redis入门指南第2版》