Redis原理和Jedis

Posted 2021-10-29 weixin_45747080

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Redis原理和Jedis相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Redis原理和Jedis

Redis是什么？

Redis 是完全开源的，遵守 BSD 协议，是一个高性能的 key-value 数据库。（B/S架构）

Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。
Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。
Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

Redis的优势

性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
原子 – Redis的所有操作都是原子性的，意思就是要么成功执行要么失败完全不执行。单个操作是原子性的。多个操作也支持事务，即原子性，通过MULTI和EXEC指令包起来。
丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

安装Redis

Windows环境下安装

下载压缩包

github：https://github.com/tporadowski/redis/releases
解压缩
配置环境变量

添加REDIS_HOME系统变量：

再配置环境变量path（即在path中添加）：
试运行

尝试在任何地方使用cmd运行如下命令：
```
redis-server
```
如果出现如下内容则证明redis安装成功并且环境变量配置成功：

linux环境下安装

Redis默认端口号：6379

Redis服务端

服务端启动Redis服务

前台启动
```
redis-server
```
后台启动
```
redis-server &
```

指定配置文件启动

redis-server <config_name> [&] (是否后台启动)

服务端停止Redis服务

redis-cli shutdown

Redis客户端

Redis分为客户端和服务端。客户端用于连接Redis服务，并且向Redis服务端发送命令。

启动cli客户端

使用以下命令即可启动redis的客户端程序

redis-cli   		#默认连接127.0.0.1:6379的redis服务
	[-p port]		#指定端口号
	[-h hostname]	#指定主机地址

退出cli客户端

exit [quit]

Redis基本知识

服务端测试Redis性能

redis-benchmark

客户端查看Redis服务是否正常运行

127.0.0.1:6379>ping
PONG	#返回PONG说明Redis服务正常运行

客户端查看Redis服务的统计信息

127.0.0.1:6379>info	#返回redis服务的所有相关信息
	[section]			#查看具体某一指定端的信息

Redis数据库实例

Redis的数据库实例只能由Redis服务来创建和维护，开发人员不能修改和自行创建数据库实例。默认情况下，Redis会自动创建16个数据库实例，并且这些数据库实例由编号来区别，由0—15来使用。Redis的数据库实例本身占用的存储空间很少。Redis客户端默认连接的是编号为0的数据库实例。

客户端切换数据库实例

127.0.0.1:6379>select [index]	#根据编号切换数据库实例

客户端查看数据库实例记录数（key的数量）

127.0.0.1:6379>dbsize
(integer) 2					#返回key的数量

客户端查看当前数据库实例所有key

127.0.0.1:6379>keys [pattern] [*] # * 所有
1) "key:__rand_int__"	
2) "k1"						#返回有哪些key

客户端清空当前数据库实例

127.0.0.1:6379>flushdb

客户端清空所有数据库实例

127.0.0.1:6379>flushall

客户端查看当前Redis服务的配置信息

127.0.0.1:6379>config get [param] [*]

Redis的五种数据结构

Redis支持五种数据类型：string（字符串），list（列表），hash（哈希），set（集合）及zset(sorted set：有序集合)。

string（字符串）

string是redis最基本的类型，一个key对应一个value，是二进制安全的。可以包含任何数据，比如jpg图片或者序列化的对象。

最大能存储512MB

cli> set key value


127.0.0.1:6379> SET runoob "菜鸟教程"
127.0.0.1:6379> GET runoob
"菜鸟教程"

list（列表）

简单的字符串列表，按照插入顺序排序，可以添加元素到头部或者尾部

列表最多可存储 2³² - 1 元素 (4294967295, 每个列表可存储40多亿)。

cli> lpush key member
cli> lrange key start end #从start到end遍历key列表

127.0.0.1:6379> lpush runoob redis
127.0.0.1:6379> lpush runoob mongodb
redis 127.0.0.1:6379> lrange runoob 0 10
1) "mongodb"
2) "redis"

set（集合）

字符串的无序集合（基于哈希表实现，故不能插入重复的value）。

cli> sadd key member	#成功返回1，失败返回0（如重复）
cli> smembers key		#遍历key集合

127.0.0.1:6379> sadd runoob redis
127.0.0.1:6379> sadd runoob mongodb
127.0.0.1:6379> smembers runoob	
1) "redis"
2) "mongodb"

hash（哈希）

Redis 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。

每个 hash 可以存储 2³² -1 键值对（40多亿）。

#存入key对象，其中属性field1的值为value1，属性filed2的值为value2
cli> HMSET key field1 value1 field2 value2
#获取key对象中属性为filed的值value
cli> HGET key filed

127.0.0.1:6379> HMSET runoob field1 "Hello" field2 "World"
"OK"
127.0.0.1:6379> HGET runoob field1
"Hello"
127.0.0.1:6379> HGET runoob field2
"World"

zset（有序集合）

Redis zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员。

不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数（score）。redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

cli> zadd key score member
cli> zrangebyscore key start end #根据具体分数（score必须在start和end范围内）排序
cli> zrange key start end		 #排序（根据分数）

redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 redis
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 mongodb
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabbitmq
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> zadd runoob 0 rabbitmq
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE runoob 0 1000
1) "mongodb"
2) "rabbitmq"
3) "redis"

Redis命令的基本语法

cli> COMMAND KEY_NAME

COMMAND是命令，KEY_NAME是键

如

127.0.0.1:6379> DEL runoobkey

DEL是删除命令，runoobkey是一个键，该命令的目的是删除runoobkey

Redis关于key的命令

查询key的命令（keys）

基本语法格式

cli> keys [pattern]		#pattern是匹配规则
		[*]			#匹配0个或者多个字符
		[?]			#只匹配1个字符
		[[]]		#只匹配[]中的1个字符
		[a*]		#以'a'字符开始的key
		[a*b]		#以'a'开始，'b'结尾的key

如

127.0.0.1:6379> keys *				#查看所有key
1) "ageZset"
2) "name"
3) "osList"
4) "citySet"
5) "key:__rand_int__"
6) "k1"

127.0.0.1:6379> keys k*				#查看以'k'字符开头的key
1) "key:__rand_int__"
2) "k1"

127.0.0.1:6379> keys a*t			#查看以'a'开头，t结尾的key
1) "ageZset"

127.0.0.1:6379> keys n?me			#查看第1个字符为n，第34字符为me的key
1) "name"

127.0.0.1:6379> keys n[abc]me 		#查看第1个字符为n，第2个字符为[abc]其中一个，第34字符为me的key
1) "name"

判断key是否存在（exists）

cli> exists key	[key key key...]		#判断key是否存在
#存在返回1（或存在的数量），否则返回0

如

127.0.0.1:6379> exists name
(integer) 1
127.0.0.1:6379> exists name osList ageZset citySet
(integer) 4
127.0.0.1:6379> exists name osList ageZset citySet test
(integer) 4

移动key到指定的数据库实例（move）

cli> move key index					  	#移动key到index数据库实例

查看key剩余生存时间（ttl）

单位是秒。（TTL：time to live）

cli> ttl key							#查看key的剩余生存时间
#返回-1，永不过期（默认）
#返回-2，key不存在

设置定key的生存时间（expire）

cli> expire key seconds					#给key设置生存时间seconds秒（超出即被删除）

查看key的数据类型（type）

cli> type key								#查看key的数据类型

重命名key（rename）

cli> rename key newkey

删除key（del）

cli> del key [key key key...]
	#返回成功删除key的条数

总结

增
删
- del：删除key
改
- move：移动key
- expire：设置key的生存时间
- rename：重命名
查
- keys：查询key
- exists：判断key是否存在
- ttl：查询key的剩余生存时间
- type：查看key的数据类型

Redis操作string类型

单key——单value

存string类型数据（set）

cli> set key value
		#如果key已经存在，会发生覆盖

取string类型数据（get）

cli> get key

追加字符串（append）

cli> append key value		#往key中追加字符串value
		#返回值是追加后字符串长度
		#如果key不存在，相当于set

获取字符串长度（strlen）

cli> strlen key				#返回key的字符串长度

将字符串数值进行加1运算（incr）

cli> incr key				#key的value+1并且返回

Tips：

如果key不存在，则先创建该key-value，value初始化为0然后+1
key的value必须是数值，否则报错

将字符串数值进行减1运算（decr）

cli>decr key

与incr同理

将字符串数值进行加offset（指定数值）运算（incrby）

cli>incrby key offset			#key的vaule+offset并且返回

将字符串数值进行减offset（指定数值）运算（decrby）

cli>decrby key offset			#key的vaule-offset并且返回

获取字符串中字符串（getrange）

cli>getrange key startIndex endIndex
				#截取key中value从startIndex到endIndex

设置字符串中字符串（setrange）

会改变数据库中的值

cli>setrange key startIndex value
				#用value覆盖从下标为startIndex开始的字符串

设置字符串的同时设置生命周期（setex）

cli>setex key seconds value
				#给key-value设置seconds秒后过期
cli> setex k1 30 v1
OK
cli> ttl k1
(integer) 27

设置字符串数据当key不存在才设置，key存在则不设置（setnx）

cli>setnx key value

批量设置字符串数据（mset）

cli>mset key1 value1 key2 value2 key3 value3 ...

批量获取字符串数据（mget）

cli>mget key1 key2 key3 ...

总结

Redis操作string类型

增
- set：最基本的存储string类型数据的方式（如果存在则会覆盖）
- setex：存储数据的同时设置生命周期
- setnx：如果存在则不存储
- mset：批量存储
删
改
- set：修改string类型的数据（如果存在则会覆盖，也就是修改）
- append：在原有的基础上追加数据
- incr：数值字符串增加
- decr：数值字符串减少
- setrange：修改字符串中指定下标的数据
查
- get：获得数据
- mget：批量获得数据
- getrange：获得字符串中子串
- strlen：字符串长度

Redis操作list类型

单key——多有序value。顺序跟插入元素的顺序有关

从左侧起存list类型数据（lpush）

依次往左侧（头部）添加元素

cli>lpush key value [value value...]

cli> lpush list1 1 2 3 4
(integer) 4

cli> lrange list1 0 4
1) "4"
2) "3"
3) "2"
4) "1"	
			#可以看到lpush的顺序后插入的元素在列表中越靠前

从右侧起存list类型数据（rpush）

依次从右侧（尾部）添加元素

cli>rpush key value [value value...]

获取指定列表中指定下标区间的元素（lrange）

cli>lrange key startIndex endIndex
					#获取key列表中startIndex到endIndex的元素
					
cli> lrange list1 0 4
1) "4"
2) "3"
3) "2"
4) "1"		

cli> lrange list1 0 -1 	#获取从头到尾的全部元素，-1表示倒数第一个，即尾部
1) "4"
2) "3"
3) "2"
4) "1"

从指定列表中移除并返回表头（左侧）元素（lpop）

cli> lpop key

从指定列表中移除并返回表尾（右侧）元素（rpop）

cli> rpop key

获取列表中指定下标的元素（lindex）

cli> lindex key index

获取指定列表的长度（元素个数）（llen）

cli> llen key

移除指定列表中数据（lrem）

cli>lrem key count value
			#移除key列表count个中值为value的元素
			# count > 0 从左侧起移除
			# count < 0 从右侧起移除
			# count = 0 移除所有

总结

Redis操作list类型

增
- lpush：从左边添加元素
- rpush：从右边添加元素
删
- lpop：从左边弹出元素
- rpop：从右边弹出元素
- lrem：移除指定元素
改
查
- lrange：遍历
- lindex：指定下标的元素
- llen：长度

Redis操作set类型

单key——多无序且不可重复value

将一个或多个元素添加到指定集合中（sadd）

cli> sadd key value [value value ...]	#若元素重复，则忽略

cli> sadd set1 a b c a
(integer) 3			#成功添加元素的个数
					#只添加成功三个

获取指定集合中的元素（smembers）

cli> smembers key

cli> smembers set1
1) "c"
2) "b"
3) "a"

判断元素在集合中是否存在（sismember）

cli> sismember key member

(integer) 1			#返回1则存在
(integer) 0			#返回0则不存在

获取集合的长度（scard）

cli> scard key

移除集合中1个或者多个元素（srem）

cli> srem key member [member ...]
						#返回成功移除的元素的个数

随机获取集合中的一个或多个元素（srandmember）

cli> srandmember key [count]	
						#count>0 随机获取的元素不会重复
						#count<0 随机获取的元素可能重复

随机移除集合中的一个或多个元素（spop）

cli> spop key [count]

将集合中的元素移动到另一集合（smove）

cli> smove source dest member	#将source集合中的member移动到dest集合

获取集合的差集（sdiff）

即一个集合中有，但是其他集合中没有的元素

cli> sdiff key1 key2 [key3 ...]
					#即key1集合中有，其他集合中没有的元素
					
cli> smembers set1
1) "f"
2) "c"
3) "e"
4) "g"
5) "a"
6) "b"
cli> smembers set2
1) "d"
2) "c"
3) "g"
4) "f"
5) "e"
6) "i"
7) "b"
8) "a"
9) "h"
cli> sdiff set2 set1		#set2中有hid，但是set1中没有
1) "i"
2) "d"
3) "h"

获取集合的交集（sinter）

即指定集合中都有的元素

cli> sinter key key [key key...]

127.0.0.1:6379> smembers set1
1) "f"
2) "c"
3) "e"
4) "g"
5) "a"
6) "b"
127.0.0.1:6379> smembers set2
1) "d"
2) "c"
3) "g"
4) "f"
5) "e"
6) "i"
7) "b"
8) "a"
9) "h"
127.0.0.1:6379> sinter set1 set2
1) "f"
2) "c"
3) "e"
4) "g"
5) "a"
6) "b"
						#set1和set2中都有abcefg

获取集合的并集（sunion）

即指定集合中的所有元素

cli> sunion key key [key key...]

总结

Redis操作set类型

增
- sadd：新增元素到集合中
删
- srem：移除元素
- spop：弹出元素
- smove：移动过元素到另一集合
改
- sadd：新增元素到集合中，如果value已经存在则会覆盖
查
- smembers：遍历集合元素
- sismember：判断元素是否存在
- scard：集合长度
- srandmember：随机获取集合元素
- sdiff：差集
- sinter：交集
- sunion：并集

Redis操作hash类型

单key——field-value

field-value

适合存储对象

将一个或多个field-value（属性—值）对存入hash表，会覆盖（hset）

如果key中的filed之前是存在的，则会强制覆盖（使用hsetnx不会强制覆盖）

cli> hset key field1 value1 [field2 value2 ...]

cli> hset student1 name wqk age 20
(integer) 2

获取指定hash表中指定field值（hget）

cli> hget key field			#获取key哈希表中field的值

cli> hget student1 name
"wqk"

批量获取指定hash表中field的值（hmget）

cli> hmget key field1 [field2 field3 ...]

cli> hmget student1 name age
1) "wqk"
2) "20"

获取hash表中所有的field和value（hgetall）

cli> hgetall key

cli> hgetall student1
1) "name"
2) "wqk"
3) "age"
4) "20"

移除hash表中指定一个或者多个field（hdel）

cli> hdel key field1 [field2 field3 ...]

统计hash表中field数量（hlen）

cli> hlen key

判断hash表中是否存在某field（hexists）

cli> hexists key field
				#返回0表示不存在，1表示存在

获取hash表中所有的field列表（hkeys）

cli> hkeys key

cli> hkeys student2
1) "id"
2) "name"
3) "age"

获取hash表中所有的value（hvals）

cli> hvals key

cli> hvals student2
1) "10001"
2) "test"
3) "18"

对hash表中指定field的value进行整数加法运算（hincrby）

cli> hincrby key field incrment
	#对key哈希表中的field属性的值进行加incrment值运算
				
cli> hget student2 age
"18"

cli> hincrby student2 age 2 
(integer) 20

对hash表中指定field的value进行浮点数加法运算（hincrbyfloat）

cli> hincrbyfloat key field incrment

cli> hset student2 score 85
(integer) 1
cli> hincrbyfloat student2 score 1.5
"86.5"

将一个或多个field-value（属性—值）对存入hash表，不会覆盖（hsetnx）

如果key的field已经存在则放弃设置

cli> hsetnx key filed1 value1 [field2 value2]

总结

Redis操作hash类型

增
- hset：存入hash类型数据
- hsetnx：存入数据，如果存在则不存入
删
- hdel：删除hash表中field及其value
改
- hset：存入hash类型数据，如果field存在则会覆盖
- hincrby：value是数值，则会增加
查
- hget：获取hash表中指定field的value
- hmget：批量获取hash表中指定field的value
- hgetall：获取hash表中所有field及其value
- hlen：获取hash表中field的数量
- hexists：判断hash表中该field是否存在
- hkeys：获取hash表中所有field
- hvals：获取hash表中所有value

Redis操作zset类型

有序集合。顺序跟score有关

将一个或多个member及其score值加入有序集合（zadd）

score必须是数值。如果member已经存在，则会覆盖

cli> zadd key score member [score member]

cli> zadd zset1 95 wqk 90 lk 98 zp
(integer) 3

获取有序集合中指定下标区间的元素（zrange）

cli> zrange key startIndex endIndex [withscores] #获取key集合startIndex到endIndex区间的元素（是否显示分数）

获取有序集合中指定分数区间（闭区间）的元素（zrangebyscore）

cli> zrangebyscore key min max [withscores] #获取key集合min到max分数区间的元素（是否显示分数）

删除有序集合中一个或者多个元素（zrem）

cli> zrem key member [member]

获取有序集合中元素个数（zcard）

cli> zcard key

获取有序集合中分数在指定区间的元素个数（zcount）

cli> zcount key min max		#获取key有序集合中min到max区间的元素个数

获取有序集合中指定元素的排名（升序）（zrank）

cli> zrank key member

获取有序集合中指定元素的排名（降序）（zrevrank）

cli> zrevrank key member

获取有序集合指定元素的分数（zscore）

cli> zscore key member

总结

Redis操作zset类型

增
- zadd：往集合中存入元素
删
- zrem：移除集合中的元素
改
查
- zrange：遍历集合元素
- zrangebyscore：根据score遍历集合元素
- zcard：集合元素个数
- zcount：指定分数区间元素个数
- zrank：元素的排名（正序）
- zrevrank：元素的排名（倒序）
- zscore：元素的分数

Redis配置文件

Redis根目录下有个默认的配置文件：.\\redis.conf，里面有一些redis默认的配置参数

cli> redis-server [config_name]	#默认使用默认的配置的文件

网络配置

port

指定redis服务所使用的端口号，默认6379
bind

指定客户端连接redis服务时，所能使用的主机地址，默认是redis服务所在主机名，一般情况下都需要指定主机名
tcp-keeplive

TCP连接保活策略，单位是秒。指的是Redis服务端会在指定秒内向连接他的客户端发送一次ACK请求，以确保连接有效。默认是60秒

如果以上配置在配置文件中生效，则在客户端中连接需使用：

redis-cli -h bind -p 6380

常规配置

loglevel

配置日志级别，分为四个级别：debug、verbose、notice、warning。默认是notice
logfile

日志文件持久化存储的地方。默认不会持久化，只会输出到终端
databases

配置Redis服务默认创建的数据库实例个数。默认是16个。

安全配置

requirepass

配置Redis客户端访问Redis服务时的密码，需要protected-mode = yes时生效

如配置了requirepass，则在客户端连接中需使用：

redis-cli [-h hostname] [-p port] [-a pwd]

Redis数据持久化

Redis提供持久化策略，可以在适当的时机采用适当的手段把内存中的数据持久化的磁盘。

RDB策略（Redis默认启用的持久化策略）

RDB（Redis DataBase）策略是指，在指定时间间隔内，Redis服务执行指定次数的写操作，会自动触发一次持久化操作。如需修改可以在redis的配置文件中修改RDB相关的配置（dbfilename持久化数据的文件名，默认是dump.rdb，dir持久化数据的目录，默认是./，即根目录）。

AOF策略

记录每一次Redis服务的完整写操作进入日志，每次Redis服务启动时，都会重新执行一遍完整的操作日志以便恢复数据。效率不高，默认不开启AOF（appendonly配置是否开启AOF策略，appendfilename配置操作日志文件）。

Redis事务

数据库事务：一组对数据库的操作一起执行，保证操作的原子性，要么同时成功，要么同时失败。

Redis事务：允许一组Redis命令放在一起，将命令序列化，然后按队列执行，保证部分原子性。

multi

标记一个Redis事务的开始（与exec成对存在）。

exec

标记一个Redis事务的结束（与multi成对存在），即立即开始执行上述事务。

一个完整的Redis事务的输入格式应该是如下

cli> multi				#标识事务开始了
cli> set k1 v1			#操作1
cli> set k2 v2			#操作2
cli> exec				#标识事务结束了（即立即开始执行）

cli> multi
OK		#事务开启
cli> set str1 value1
QUEUED	#操作1加入队列
cli> set str2 value2
QUEUED	#操作2加入队列
cli> exec
1) OK	#操作1执行结果
2) OK	#操作2执行结果

Tips：

Redis事务不是脚本命令。而是在cli执行multi后接着一行一行输入操作的命令（操作会插入队列），
以上是关于Redis原理和Jedis的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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32_redis cluster的核心原理分析：gossip通信jedis smart定位主备切换

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