一、Redis简介

Redis是什么？

Redis是一个基于键值对的开源内存数据库。它是互联网技术领域使用最为广泛的存储中间件，它是「Remote Dictionary Service」的首字母缩写，也就是「远程字典服务」。

谁在用？

国内外很多大型互联网公司都在使用 Redis，比如 Twitter、YouPorn、暴雪娱乐、Github、StackOverflow、腾讯、阿里、京东、华为、新浪微博、百度、搜狐、优酷、美团、小米等等，很多中小型公司也都有应用。

Redis用来做什么？

• 缓存
• 计数器
• 消息队列
• 地理信息定位
• 分布式锁

Redis优点？

速度快、性能好。Redis 以其超高的性能、完美的文档、简洁易懂的源码和丰富的客户端库支持在开源中间件领域广受好评。

为什么Redis的默认端口是6379？

Redis 由意大利人 Salvatore Sanfilippo（网名 Antirez） 开发，上图是他的个人照片。

我们都知道 Redis 的默认端口是 6379，这个端口号也不是随机选的，而是由手机键盘字母「MERZ」的位置决定的。「MERZ」在 Antirez 的朋友圈语言中是「愚蠢」的代名词。

二、Redis基础知识

2.1 Redis安装

Docker安装

# 拉取 redis 镜像
> docker pull redis
# 运行 redis 容器
> docker run --name myredis -d -p6379:6379 redis
# 执行容器中的 redis-cli，可以直接使用命令行操作 redis
> docker exec -it myredis redis-cli

Github源码编译

# 下载源码
> git clone --branch 2.8 --depth 1 git@github.com:antirez/redis.git
> cd redis
# 编译
> make
> cd src
# 运行服务器，daemonize表示在后台运行
> ./redis-server --daemonize yes
# 运行命令行
> ./redis-cli

CentOS直接安装

> yum install redis
# 运行客户端
> redis-cli

2.2 Redis基础数据结构

Redis 有 5 种基础数据结构，分别为：

• string (字符串)
• list (列表)
• set (集合)
• hash (哈希)
• zset (有序集合)

每种数据类型都有其底层内部编码实现，在不同的场景下，可以选择性能较好的编码实现。下面是每种数据结构对应的编码类型。

string:raw,int,embstr

hash:hashtable,ziplist

list:linkedlist,ziplist,quicklist

set:hashtable,intset

zset:skiplist,ziplist

2.2.1 string (字符串)

字符串 string 是 Redis 最简单的数据结构。Redis 所有的数据结构都是以唯一的 key 字符串作为名称，然后通过这个唯一 key 值来获取相应的 value 数据。不同类型的数据结构的差异就在于 value 的结构不一样。

字符串结构使用非常广泛，一个常见的用途就是缓存用户信息。我们将用户信息结构体使用 JSON 序列化成字符串，然后将序列化后的字符串塞进 Redis 来缓存。同样，取用户信息会经过一次反序列化的过程。

Redis 的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于 Java 的 ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配，如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间 capacity 一般要高于实际字符串长度 len。当字符串长度小于 1M 时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过 1M，扩容时一次只会多扩 1M 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512M。

操作示例

键值对

> set name codehole
OK
> get name
"codehole"
> exists name
(integer) 1
> del name
(integer) 1
> get name
(nil)

批量键值对

可以批量对多个字符串进行读写，节省网络耗时开销。

> set name1 codehole
OK
> set name2 holycoder
OK
> mget name1 name2 name3 # 返回一个列表
1) "codehole"
2) "holycoder"
3) (nil)
> mset name1 boy name2 girl name3 unknown
> mget name1 name2 name3
1) "boy"
2) "girl"
3) "unknown"

过期和set命令扩展

> set name codehole
> get name
"codehole"
> expire name 5 # 5s 后过期
... # wait for 5s
> get name
(nil)

> setex name 5 codehole # 5s 后过期，等价于 set+expire
> get name
"codehole"
... # wait for 5s
> get name
(nil)

> setnx name codehole # 如果 name 不存在就执行 set 创建
(integer) 1
> get name
"codehole"
> setnx name holycoder
(integer) 0 # 因为 name 已经存在，所以 set 创建不成功
> get name
"codehole" # 没有改变

计数

如果 value 值是一个整数，还可以对它进行自增操作。自增是有范围的，它的范围是 signed long 的最大最小值，超过了这个值，Redis 会报错。

> set age 30
OK
> incr age
(integer) 31
> incrby age 5
(integer) 36
> incrby age -5
(integer) 31
> set codehole 9223372036854775807 # Long.Max
OK
> incr codehole
(error) ERR increment or decrement would overflow

string字符串命令总结

设置

• set 设置值
  • ex 秒
  • px 毫秒
  • nx 键必须不存在，才可以设置成功
  • xx 键必须存在，才可以设置成功
  • setex 指定键过期时间
  • setnx 键必须不存在才能创建

获取

• get 获取值
• mset 批量设置值
• mget 批量获取值

计数

• incr 自增计数
• decr 自减计数
• incrby 指定增量
• decrby 指定减量
• incrbyfloat 自增浮点数

其他

• append 追加值
• strlen 字符串长度
• getset 设置并返回旧值
• setrange 设置指定位置字符
• getrange 获取指定位置字符

2.2.2 list (列表)

Redis 的列表相当于 Java 语言里面的 LinkedList，注意它是链表而不是数组。这意味着 list 的插入和删除操作非常快，时间复杂度为 O(1)，但是索引定位很慢，时间复杂度为 O(n)，这点让人非常意外。

当列表弹出了最后一个元素之后，该数据结构自动被删除，内存被回收。

Redis 的列表结构常用来做异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进 Redis 的列表，另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。

右进左出（先进先出FIFO）：队列

rpush lpop:r right l left

> rpush books python java golang
(integer) 3
> llen books
(integer) 3
> lpop books
"python"
> lpop books
"java"
> lpop books
"golang"
> lpop books
(nil)

右进右出（先进后出FILO）：栈

rpush rpop

> rpush books python java golang
(integer) 3
> rpop books
"golang"
> rpop books
"java"
> rpop books
"python"
> rpop books
(nil)

慢操作（索引查找）

lindex 相当于 Java 链表的get(int index)方法，它需要对链表进行遍历，性能随着参数index增大而变差。

ltrim 跟的两个参数start_index和end_index定义了一个区间，在这个区间内的值，ltrim 要保留，区间之外统统砍掉。我们可以通过ltrim来实现一个定长的链表，这一点非常有用。

index 可以为负数，index=-1表示倒数第一个元素，同样index=-2表示倒数第二个元素。

> rpush books python java golang
(integer) 3
> lindex books 1 # O(n) 慎用
"java"
> lrange books 0 -1 # 获取所有元素，O(n) 慎用
1) "python"
2) "java"
3) "golang"
> ltrim books 1 -1 # O(n) 慎用
OK
> lrange books 0 -1
1) "java"
2) "golang"
> ltrim books 1 0 # 这其实是清空了整个列表，因为区间范围长度为负
OK
> llen books
(integer) 0

list内部编码 压缩列表（ziplist)和快速列表（quicklist)