Redis-概述
1、SQL与NOSQL的区别
1.1 SQL
1.1.1 特点
- 行存储，二维
- 结构化
- 表与表之间的关联
- SQL语句
- ADID（事务特性）
1.1.2 缺点
1.扩容难
1.1垂直扩容，增大磁盘，不支持动态扩容、缩容
1.2需要水平扩容需要别的技术，分库分表
2.存储的数据不灵活
3.读写压力大
1.2 NOSQL
1.2.1 特点
- 非结构化的数据
- 数据与数据没有关联
- BASE，最终一致性
- 海量数据存储、高并发读写
- 支持分布式：数据分片、扩缩容简单
1.3 常见类型
KV存储
Redis、memcache
文档存储
MongoDB
列存储
HBase
图存储Graph （数据结构）
Neo4j
对象存储
XML存储
……等。
2、Redis概念
使用C语言编写的、遵循开源（BSD许可）、支持网络、基于内存并且可持久化的key-value数据库，可被用来作为数据库、缓存和消息代理。它支持多种数据结构，如字符串，散列，列表，集合，带有范围查询的排序集，位图，超级日志，具有半径查询和流的地理空间索引。
3、Redis特性
- 速度快：存储在内存中（内存速度最快）、C语言编写（距离操作系统最近）、4.0之前单线程架构（避免CPU的上下文切换导致的竞争问题）
- 持久化AOF和RDB
- 功能丰富：缓存、消息队列、事务、流水线（批量传命令，减少网络开销）、支持Lua脚本（自己开发命令）
- 简单稳定
- 高可用
- 分布式、跨进程
- 多种数据结构
- 客户端支持各种语言
4、数据结构及应用场景
string：字符串是其他数据结构的基础。字符串可以是字符串（如JSON、XML）、数字、二进制，但是最大不能超过512MB。
命令：set key value [ex] [px] [nx] [xx]；也可以setex key 10 value 与 set key value ex 10是一样的意思
字符串插入操作"[]"里的是可选项
ex设置秒过期时间
px设置毫秒级过期时间
nx键必须不存在（新增操作），可以用做分布式锁
xx是键必须存在（更新操作）
命令：mset key1 value1 key2 value2：进行插入多个键值对；mget key1 key2获取多个值
get 和 mget的区别：get每次都需要通过网络去访问一次服务器，然后服务器再执行命令，那么n次get的耗时等于n次网络时间+n次命令执行时间；而mget可以一次性传输多条命令，也就是一次mget的耗时等于1次网络时间+n次命令执行时间；mset如果设置过多只可能会造成redis的阻塞或网络拥塞，不能随便使用mset
其他命令查看官网API
内部编码
int
8个字节的长整形，只要是数字
embstr
长度小于等于39的字符串
raw
大于39个字节的字符串
应用场景：
缓存、分布式Session、set NX EX 分布式锁（一定要有过期时间，以防set之后redis挂了而没有del的情况发生，死锁）、incr全局ID、incr计数器、incr限流、位操作、统计等。
list：存储多个有序的字符串，列表是一种比较灵活的数据结构，她可以在列表两端插入（push）或弹出（pop），在一些应用场景中，列表可以被当做队列或者栈来使用。
特点
有序
可以重复
相关操作
从右边插入列表：rpush listkey a b c
查看列表指定范围内的所有元素（从左到右是从0到n-1，从右边是-1到-n，end包含自身）：lrange listkey 0 -1
从左边插入：lpush listkey e f g
在指定元素前面插入元素(往listkey这个列表的f元素前面添加h元素)：linsert listkey before f h
在指定元素后面插入元素(往listkey这个列表的c元素后面添加i元素)：linsert listkey after c i
获取指定索引位置的元素：lindex listkey -1
获取列表的长度：llen listkey
从左侧删除元素：lpop listkey
从右侧删除元素：rpop listkey
删除指定的元素（count>0从左到右删，<0从右到左删，=0全部删除，count是删除的数量）：lrem listkey count value
保留范围内的元素(保留star到stop之间的元素，其他的删除)：ltrim listkey start stop
修改元素（将第0个元素修改为c）：lset listkey 0 c
阻塞
阻塞弹出timeout表示几秒后退出，如果等于0就会一直阻塞：brpop key1 key2 timeout，此时往key1里添加数据的话，这里会立即返回出相关的操作，然后跳出阻塞。（brpop会从左到右遍历key，只要有一个有数据就会立即返回）。
内部编码
ziplist（压缩列表）
元素个数小于hash-max-ziplist-entries同时所有值小于hash-max-ziplist-value时，Redis会使用ziplist实现。（Redis 3.2以后移除了）
linkedlist（链表）
当哈希类型无法满足ziplist时，使用此编码
quicklist（快速列表）
Redis 3.2以后加入的数据结构
原有的压缩列表每次插入或删除一个元素时，都需要进行频繁的调用realloc()函数进行内存的扩展或减小，甚至可能引发连锁更新，造成效率上的损失。
在quicklist表头结构中，有两个成员是fill和compress，其中” : “是位域运算符，表示fill占int类型32位中的16位，compress也占16位。
fill成员对应的配置：list-max-ziplist-size -2
当数字为负数，表示以下含义：
-1 每个quicklistNode节点的ziplist字节大小不能超过4kb。（建议）
-2 每个quicklistNode节点的ziplist字节大小不能超过8kb。（默认配置）
-3 每个quicklistNode节点的ziplist字节大小不能超过16kb。（一般不建议）
-4 每个quicklistNode节点的ziplist字节大小不能超过32kb。（不建议）
-5 每个quicklistNode节点的ziplist字节大小不能超过64kb。（正常工作量不建议）
当数字为正数，表示：ziplist结构所最多包含的entry个数。最大值为 215。
compress成员对应的配置：list-compress-depth 0
后面的数字有以下含义：
0 表示不压缩。（默认）
1 表示quicklist列表的两端各有1个节点不压缩，中间的节点压缩。
2 表示quicklist列表的两端各有2个节点不压缩，中间的节点压缩。
3 表示quicklist列表的两端各有3个节点不压缩，中间的节点压缩。
以此类推，最大为 216。
可以在redis里通过config get list-* 命令查看这两个成员的配置
使用场景
lpush+ltrim=Cappen Collection（有限集合）
lpush+lpop=Stack(栈)
lpush+rpop=Queue（队列）
lpush+brpop=Message Queue（消息队列）
hash类型：也叫哈希、字典、关联数组等，在Redis中，哈希类型指的是键值本身又是一个键值对结构，例如：value={{field1，value1}，……，{fieldN，valueN}}
相关命令
往user1里添加一个key为name，value为tom的操作：hset user1 name tom
从user1里获取一个key为name的操作：hget user1 name
删除一个元素：hdel user1 name
获取长度：hlen user1
批量插入：hmset user2 name jack age 29 city beijing
批量获取：hmget user2 name age city
获取所有的键：hkeys user2
获取所有的值：hvals user2
判断元素是否存在(存在返回1，不存在返回0)：hexists user2 name
获得所有的键值对信息，会以列表的形式展示，一个key一个value：hgetall user2
内部编码
ziplist（压缩列表）
元素个数小于hash-max-ziplist-entries同时所有值小于hash-max-ziplist-value时，Redis会使用ziplist实现。
查看上述两个值的命令(要进入redis才可以)：config get hash-*
hashtable（哈希表）
当哈希类型无法满足ziplist时，使用此编码。
应用场景
当我们需要把一系列数据当做一个整体来使用时，就可以使用这种数据结构，比如user信息，每个user都有name，age等字段，我们就可以定义user1，name xxx age xxx ; user2 name xxx age xxx；像这样操作起来也比较方便。
与String相比
- 节省空间
- 减少key冲突
- 减少资源消耗
不适用
- key(field, value)形式，设置过期时间只能对整个集合有效，而不能精细到每一个field
- 没有位操作
- 一个聚合的hash，如果非常大，也无法分散存储到多个redis，导致当个节点的压力非常大
set（集合）：用来保存多个字符串元素，集合和列表的区别是集合中不允许有重复元素，并且是无序的，因此我们不能通过下标来获取元素，一个集合可以用2的32次方-1个元素
相关命令
往集合里添加元素：sadd key v1 v2 v3
查看集合元素个数（时间复杂度为O(1)没有遍历，而是直接使用内部的变量）：scard key
删除元素(返回删除成功的数量)：srem key v1 v2
判断集合是否存在（存在返回1，不存在返回0）：exists key
判断一个元素是否在集合中(存在返回1，不存在返回0)：sismember key v
随机返回指定个数的元素(count表示返回的个数，默认（不填）是1)，不会删除元素：srandmember key count
弹出元素（可选个数），并删除：spop key count
获取集合所有元素（无序），比较重的命令，元素多的话会阻塞：smembers key
获取两个集合的交集：sinter key1:follow key2:follow
并集(重复的只显示一个)：sunion key1:follow key2:follow
差集：sdiff key1:follow key2:follow
集合运算之后的结果保存以交集为例(只需要加上store再定义一个保存的集合名称即可，其他两个一样)：sinterstore interkey key1:follow key2:follow
内部编码
intset（整数集合）
当集合中元素都是整数且元素个数小于set-max-intset-entries时，使用intset作为内部实现
查看命令：config get set-*
hashtable（哈希表）
当集合中元素无法满足intset的条件时，使用
应用场景
用户标签：社交网站，用户对历史、新闻、动漫等感兴趣可以使用集合，可以通过相同集合找到同一个标签的人
有序集合zset：可以排序，但是有序集合并不是使用索引下标作为排序依据，它会给每个元素设置一个score作为排序依据，根据key的ascii码排序，分值越高越往后，ascii码越小越前面
相关操作
查看api
内部编码
ziplist（压缩列表）
当集合中元素都是整数且个数下雨zip-max-entries时，同时元素值都小于zip-max-ziplist-value，使用ziplist作为内部实现
查看：config get zset-*
skiplist(跳跃表)
当集合中元素无法满足ziplist的条件时，使用
应用场景
排行榜系统，比如一些直播网站，可以按照时间、播放量、点赞数等进行排行
list
有序字符串，可以重复，可以容纳（2^32） - 1的元素
l（left）是头，r（right）是尾，顺序为从左到右
可以实现队列、栈
geo
保存地理位置
hyperloglogs
适用于数据量非常大，而且不需要非常精确地统计工作，如统计网站的访问量
5、常用命令
- select index：选择数据库，默认0号数据库
- set key value : 插入键值对；set key value ex 10：设置过期时间，这里是10秒后过期；可以通过ttl key获取过期时长整数表示剩余时长，-2表示已经过期，-1表示没有设置过期时间
- keys * ：获取所有键值对
- dbsize：得到当前数据库使用长度
- exists key：判断当前key是否存在，存在返回1，不存在返回0
- del key1 key2...：删除键值对，可一个可多个
- rpush mylist a b c d e：插入链表型数据
- type key：返回当前键的数据结构，如string list hash set zset，不过这些都只是Redis对外的数据结构
- OBJECT encoding key：返回Redis的内部编码，redis会根据插入值的长度自动选择合适的编码。 key如下表所示：
| key（常用的数据结构的内部编码） | |
| string | raw |
| int | |
| embstr | |
| hash | hashtable |
| ziplist | |
| list | linkedlist |
| ziplist | |
| set | hashtable |
| intset | |
| zset | skiplist |
| ziplist | |
- flushdb：清除当前数据库所有内容
- flushall：清除所有数据库
6、发布订阅
6.1 命令：subscribe channel1 channel2 ....，订阅频道
6.2 命令：psubscribe *xxx 或者 psubscribe xxx*， 可以订阅所有xxx结尾的和xxx开头的频道，相当于订阅了一系列相同模式的频道，按照一定的规则去订阅
6.3 命令：publish channel1 xxx，向channel1发布消息
6.4 命令：unsubscribe channel，取消订阅
7、Lua脚本
7.1 为什么在redis使用Lua脚本
7.1.1 批量执行任务，用lua脚本批量执行redis的命令，减少网络开销，客户端可以将redes的命令放在一个Lua脚本中发送给服务端
7.1.2 原子性， 将Lua脚本里的所有redis命令当做一个整体执行，不会被其他请求打断，可以保证原子性
7.1.3 操作集合的复用，对于复杂的组合命令，可以将它们放到一个Lua脚本中，可以在多个程序之间复用
7.2 语法
eval lua-script key-num [key1 key2 key3 ...] [value1 value2 value3 ...]
- eval代表执行Lua语言的命令
- lua-script代表Lua语言脚本内容
- key-num代表参数中有多少个key，需要注意的是Redis中的key是从1开始的，如果没有key的参数，那么写0
- [key1 key2 key3 ...]是key作为参数传递给Lua语言，也可以不填，但是需要和key-num的个数对应起来
- [value1 value2 value3 ...]这些参数传递给Lua语言，可填可不填
7.3 在Lua脚本中执行redis命令
redis.call(command, key[param1, param2...])
- conmand是命令，包括set、get、del等
- key是被操作的键
- param1，param2...代表给key的参数
- 例：eval “redis.call('set', KEYS[1], ARGV[1])”1 key1 value1
- ./redis-cli --eval xx.lua 0
7.4 可以执行lua文件
缓存Lua脚本，在客户端执行 script.load "XXX"，会返回一个摘要值，此时会在服务器端缓存这段Lua脚本，之后使用的时候只要发送摘要值就可以了（evalsha "摘要值"）。这样如果当Lua脚本非常大的时候，就不用每次都去传输这样一个Lua脚本，减少网络开销
7.4 执行超时（耗时比较长的操作）
- SCRIPT KILL， 可以杀死没有执行完的脚本，以防止一个线程死循环而导致其他线程无法使用。（redis4.0之前是单线程的）
- SHUTDOWN NOSAVE，因为Lua要保证原子性，所以如果在有set（修改）等操作的情况下出现超时，SCRIPT KILL也会被阻断，此时只能使用SHUTDOWN NOSAVE命令，实现在不保存的情况下直接关闭服务器
8、事务
- multi，开启事务（输入相关命令会加入queue中），不能嵌套事务，输入多个multi和输入一个是一样的
- exec，执行事务（将开启事务后的命令按顺序逐条执行，开启事务后会按照我们输入命令的顺序逐条执行）
- discard，取消事务（命令不会执行）
- watch，乐观锁，可以监视一个或多个key的值，只要有一个key被修改就都会取消如果一个key被多个线程操作，当这个key被修改的时候会先去和刚开启事务时这个key的初始值做比较，如果已经被其他线程修改了，这个事务就会取消执行，只有没有被修改，才会提交成功。
- unwatch，取消监视，
- 异常情况，在exec执行之前发生异常，将不会执行提交操作；在excec执行之后发生异常，错误的语句执行失败，而正确的语句仍会执行，也就是无法保证原子性
8、pipeline
批量发送指令和接收指令，由于redis客户端和服务端是基于TCP协议的，那么每次交互都会有响应时间，那么如果一条一条的发送，就会浪费很多时间。pipeline是将命令先缓存在客户端的缓冲区里，当满足一定条件之后，一次性发送给服务端，服务端接收后，一次性执行，并将返回结果返回，这样能节省大量的访问时间。当然，由于要将命令缓存到客户端，所以会对客户端的内存有一定的资源占用，不能一次性写入太多的命令。服务端返回结果的时候，会将结果缓存到客户端的接收缓冲区，如果客户端的接收缓冲区满了，则会通知服务端，此时服务端就不会再发结果给客户端，而是缓存到服务端的发送缓冲区中。适用于，不需要马上知道结果的场景。
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