Redis介绍和使用

2年前 (2022) 程序员胖胖胖虎阿

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一、redis简介
简单来说 redis 就是一个数据库，不过与传统数据库不同的是 redis 的数据是存在内存中的，所以读写速度非常快，因此 redis 被广泛应用于缓存方向。另外，redis 也经常用来做分布式锁。

二、为什么要用 redis/为什么要用缓存？
主要从“高性能”和“高并发”这两点来看待这个问题。
高性能：
假如用户第一次访问数据库中的某些数据，这个过程会比较慢，因为是从硬盘上读取的。如果该用户访问的数据存在缓存中，这样下一次再访问这些数据的时候就可以直接从缓存中获取了。操作缓存是直接操作内存，所以速度相对硬盘要快很多。如果数据库中的对应数据改变的之后，同步改变缓存中相应的数据即可！
高并发：
redis适合少写多读，符合缓存的适用要求。
官方数据表示Redis读的速度是十几万次/s,写的速度是八万次左右/s 。单机redis支撑万级，如果十万以上建议用redis replication模式，也就是集群模式；

三、redis 常见数据结构(5种)
1.String(字符串)

Redis介绍和使用常用命令:set,get,decr,incr,mget 等。
String数据结构是简单的key-value类型，value其实不仅可以是String，也可以是数字。常规key-value缓存应用:常规计数、定时器并发控制等。

2.Hash(哈希)

Redis介绍和使用常用命令:hget,hset,hgetall 等。
hash 是一个 string 类型的 field 和 value 的映射表，hash 特别适合用于存储对象，后续操作的时候，你可以直接仅仅修改这个对象中的某个字段的值。比如我们可以用 hash 数据结构来存储地址信息等。

3.List(列表)

Redis介绍和使用常用命令: lpush,rpush,lpop,rpop,lrange等
list 就是链表，Redis list的应用场景非常多，比如消息队列就可以用Redis的 list 结构来实现。list 的实现为一个双向链表，即可以支持反向查找和遍历，方便操作，不过带来了部分额外的内存开销。

4.Set(集合)

Redis介绍和使用常用命令： sadd,spop,smembers,sunion 等
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。可以基于 set 轻易实现交集、并集、差集的操作。
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。这个过程也就是求交集的过程，具体命令如下：
sinterstore key1 key2 key3 //将交集存在key1内

5.zset(有序集合)

Redis介绍和使用常用命令： zadd,zrange,zrem,zcard等
zset 类似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的结合体，一方面它是一个 set，保证了内部 value 的唯一性，另一方面它可以给每个 value 赋予一个 score，代表这个 value 的排序权重。举例:在直播系统中，实时排行信息包含直播间在线用户列表，各种礼物排行榜等信息，适合使用 Redis 中的 Sorted Set 结构进行存储。

四、redis 设置过期时间(非特殊情况，redis都要设置过期时间！！！)
redis中有个设置时间过期的功能，即对存储在 redis 数据库中的值可以设置一个过期时间。作为一个缓存数据库，这是非常实用的。如我们一般项目中的 token 或者一些登录信息，尤其是短信验证码都是有时间限制的，按照传统的数据库处理方式，一般都是自己判断过期，这样无疑会严重影响项目性能。
我们 set key 的时候，都可以给一个 expire time，就是过期时间，通过过期时间我们可以指定这个 key 可以存活的时间。

现在假如我们设置了一个key的过期时间是五分钟，那么五分钟之后，redis是怎么对key进行删除的？（以下简单介绍，大家了解就好）
1.定期删除+惰性删除。
定期删除：redis默认是每隔 100ms 就随机抽取一些设置了过期时间的key，检查其是否过期，如果过期就删除。注意这里是随机抽取的。为什么要随机呢？你想一想假如 redis 存了几十万个 key ，每隔100ms就遍历所有的设置过期时间的 key 的话，就会给 CPU 带来很大的负载！
惰性删除：定期删除可能会导致很多过期 key 到了时间并没有被删除掉。所以就有了惰性删除。假如你的过期 key，靠定期删除没有被删除掉，还停留在内存里，除非你的系统去查一下那个 key，才会被redis给删除掉。这就是所谓的惰性删除，也是够懒的哈！

2.redis 内存淘汰机制
通过定期和惰性删除，还是有可能漏掉了很多过期 key（如果定期删除漏掉了很多过期 key，然后你也没及时去查，也就没走惰性删除），此时会怎么样？
后果：如果大量过期key堆积在内存里，导致redis内存块耗尽了。
怎么解决这个问题呢？
redis 提供 6种数据淘汰策略：
volatile-lru：从已设置过期时间的数据集（server.db[i].expires）中挑选最近最少使用的数据淘汰
volatile-ttl：从已设置过期时间的数据集（server.db[i].expires）中挑选将要过期的数据淘汰
volatile-random：从已设置过期时间的数据集（server.db[i].expires）中任意选择数据淘汰
allkeys-lru：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最近最少使用的key（这个是最常用的）
allkeys-random：从数据集（server.db[i].dict）中任意选择数据淘汰
no-eviction：禁止驱逐数据，也就是说当内存不足以容纳新写入数据时，新写入操作会报错。（这个个人不建议使用）
Redis4.0版本后增加以下两种：
volatile-lfu：从已设置过期时间的数据集(server.db[i].expires)中挑选最不经常使用的数据淘汰
allkeys-lfu：当内存不足以容纳新写入数据时，在键空间中，移除最不经常使用的key

五、Redis常用命令
这里只列举本人在实际项目中常用到的redis命令，完整版可通过菜鸟教程相关章节了解。
完整命令网址:https://www.runoob.com/redis/redis-strings.html

1.String字符串命令
1.1 set/get
set key value

Redis介绍和使用解释：设置指定 key 的值,将value关联到key。如果key已经持有其他值，则覆写旧值，无视类型。
get key
解释:获取指定 key 的值,如果key不存在则返回null
应用场景：方法a整合统计得到值,set缓存该值，方法b使用get获取的情况。

1.2 mGet
MGET key1 [key2..]

Redis介绍和使用解释:获取所有(一个或多个)给定 key 的值,命令返回所有(一个或多个)给定 key 的值。如果给定的 key 里面，有某个 key 不存在，那么这个 key 返回特殊值null
应用场景:一次性获取key为张三、李四、王五这三个对应的value值。

1.3 incr/decr
INCR key

Redis介绍和使用解释:将key中储存的数字值加1，如果key不存在则自动创建并加1
应用场景:
1.统计每个设备被使用的次数,,每次累加1次。
2.定时器通过指定key对应的value值，判断方法是否执行过。
Decr key（将 key 中储存的数字值减1）

Redis介绍和使用解释和应用场景，参考incr。

1.4 incrBy/decrBy
INCRBY key increment
解释:将 key 所储存的值加上给定的增量值increment,INCR key相当于INCRBY key 1
应用场景:统计每个设备被使用的次数,每次累加increment次。
DECRBY key decrement(key 所储存的值减去给定的减量值decrement)
解释和应用场景，参考incrBy

Redis介绍和使用

2. Hash哈希命令
2.1 Hdel
HDEL key field1 [field2](删除一个或多个哈希表字段)

Redis介绍和使用

2.2 Hexists
HEXISTS key field

Redis介绍和使用解释:查看哈希表 key 中，指定的字段是否存在。返回0(不存在)或者1(存在)
应用场景:哈希表里缓存着存在用户今日实时的消费，定时器方法通过判断哈希是否存在决定是否更新该用户mysql里的消费总金额。

2.3 Hget
HGET key field

Redis介绍和使用解释:通过整个哈希表的key和哈希表里的key(field)中指定字段的值
应用场景:哈希表里存放某天的用户id对应的使用设备次数,通过日期和用户id获取这个用户的使用设备次数

2.4 HgetAll
HGETALL key

Redis介绍和使用解释:获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值。
应用场景:定时器方法获取哈希表所有字段和值，统计整合存入数据库。

2.5 Hincrby
HINCRBY key field increment

Redis介绍和使用解释:为哈希表 key 中的指定字段的整数值加上增量 increment
应用场景:因为小江表现优秀，老板决定给致上(哈希表key)的小江(指定字段)，工资加10块钱以表奖励。

2.6 Hkeys
HKEYS key

Redis介绍和使用解释:获取哈希表key下所有的key
应用场景:哈希表记录今日的用户消费情况，现在想知道今日有哪些用户消费了

2.7 Hlen
HLEN key

Redis介绍和使用解释：获取哈希表key下key的数量
应用场景:哈希表记录今日的用户消费情况，现在想知道今日有多少用户消费了

2.8 Hmget
HMGET key field1 [field2]

Redis介绍和使用解释:获取所有给定字段的值
应用场景:哈希表记录今日的用户消费情况，现在想拿到今日张三李四王五这三个人的消费情况

2.9 Hmset
HMSET key field1 value1 [field2 value2 ]

Redis介绍和使用解释:同时将多个 field-value (域-值)对新增到哈希表 key 中
应用场景:新增几台设备，将设备的属性新增进缓存设备属性的哈希表里

2.10 Hset
HSET key field value

Redis介绍和使用解释:将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value
应用场景:新增了一个设备，将设备的属性新增进缓存设备属性的哈希表里

2.11 hsetnx
HSETNX key field value

Redis介绍和使用解释:用于为哈希表中不存在的的字段赋值
应用场景:哈希表记录今日的用户第一笔消费情况,当用户已存在哈希表里，不赋值。否则，赋值。

3. list列表命令
3.1 Lrange
LRANGE key start stop

Redis介绍和使用解释:获取列表指定范围内的元素,不会移除元素

3.2 Llen
LLEN key

Redis介绍和使用解释:获取列表的长度
应用场景:消息队列，获取队列list的长度，判断是否需要执行任务。如果长度为0，则表示无消息需要执行。

3.3 Lpop
LPOP key

Redis介绍和使用解释:获取并移除list左边第一个元素
应用场景:消息队列，按顺序处理。获取当前第一个元素，执行任务。

3.4 lpush
LPUSH key value1 [value2]

Redis介绍和使用解释:将一个或多个值 value 插入到list列表 key 的表头如果有多个 value 值，那么各个 value 值按从左到右的顺序依次插入到表头：比如对一个空列表 mylist 执行 LPUSH mylist a b c ，则结果列表为 c b a ，等同于执行执行命令 LPUSH mylist a 、 LPUSH mylist b 、 LPUSH mylist c
应用场景:消息队列，按顺序处理。vip用户优先发送消息，直接不讲道理插入队列表头。

3.5 rpush
RPUSH key value1 [value2]

Redis介绍和使用解释:将一个或多个值 value 插入到List列表 key 的表尾(最右边)
应用场景:消息队列，按顺序处理。将需要处理的元素插入最右边，排队等待处理

4. set集合命令
4.1 Sadd
SADD key member1 [member2]

Redis介绍和使用解释:将一个或者多个值放到set中
应用场景:用户可多次使用设备，set存放使用过设备的用户(去重)

4.2 Sismember
SISMEMBER key member

Redis介绍和使用解释:判断 member 元素是否是集合 key 的成员
应用场景:用户可多次使用设备，set存放使用过设备的用户,现在想知道某个用户有没有使用过

4.3 Srandmember
SRANDMEMBER key [count]

Redis介绍和使用解释:随机返回set中的count个数据
应用场景:从有获奖资格的用户里，抽取count个幸运用户

4.4 scard
SCARD key

Redis介绍和使用解释:获取key集合的成员数
应用场景:用户可多次使用设备，set存放使用过设备的用户,现在想知道有多少用户使用过

5. zset有序集合命令
5.1 Zadd
ZADD key score1 member1 [score2 member2]

Redis介绍和使用解释:向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数
应用场景:抽奖活动，抽奖规则与参加顺序有关。添加多位参与者。