Redis-01-笔记

Posted 2023-02-14 寻7

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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-01-笔记相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Redis-01-笔记

Redis数据类型

Redis数据类型

在这个部分，首先需要了解一下数据类型，接下来将针对着我们要学习的数据类型进行逐一的讲解，如string、hash、list、set等，最后我们通过一个案例来总结前面的数据类型的使用场景。

1、数据存储类型介绍

1.1 业务数据的特殊性

在讲解数据类型之前，我们得先思考一个问题，数据类型既然是用来描述数据的存储格式的，如果你不知道哪些数据未来会进入到我们来的redis中，那么对应的数据类型的选择，你就会出现问题，我们一块来看一下哪些数据需要使用redis进行存储：

（1）原始业务功能设计

秒杀。他这个里边数据变化速度特别的快，访问量也特别的高，用户大量涌入以后都会针对着一部分数据进行操作，这一类要记住。

618活动。对于我们京东的618活动、以及天猫的双11活动，相信大家不用说都知道这些数据一定要进去，因为他们的访问频度实在太高了。

排队购票。我们12306的票务信息。这些信息在原始设计的时候，他们就注定了要进redis。

（2）运营平台监控到的突发高频访问数据

此类平台临时监控到的这些数据，比如说现在出来的一个八卦的信息，这个新闻一旦出现以后呢，顺速的被围观了，那么这个时候，这个数据就会变得访量特别高，那么这类信息也要进入进去。

（3）高频、复杂的统计数据

在线人数。比如说直播现在很火，直播里边有很多数据，例如在线人数。进一个人出一个人，这个数据就要跳动，那么这个访问速度非常的快，而且访量很高，并且它里边有一个复杂的数据统计，在这里这种信息也要进入到我们的redis中。

投票排行榜。投票投票类的信息他的变化速度也比较快，为了追求一个更快的一个即时投票的名次变化，这种数据最好也放到redis中。

1.2 Redis 数据类型(5种常用)

基于以上数据特征我们进行分析，最终得出来我们的Redis中要设计5种数据类型：

string、hash、list、set、sorted_set/zset（应用性较低）

在学习第一个数据类型之前，先给大家介绍一下，在随后这部分内容的学习过程中，我们每一种数据类型都分成三块来讲：首先是讲下它的基本操作，接下来讲一些它的扩展操作，最后我们会去做一个小的案例分析。

2、string 数据类型

2.1 string 的基本操作

2.1.1 Redis 数据存储格式

在学习string这个数据形式之前，我们先要明白string到底是修饰什么的。我们知道redis 自身是一个 Map，其中所有的数据都是采用 key : value 的形式存储。

对于这种结构来说，我们用来存储数据一定是一个值前面对应一个名称。我们通过名称来访问后面的值。按照这种形势，我们可以对出来我们的存储格式。前面这一部分我们称为key。后面的一部分称为value，而我们的数据类型，他一定是修饰value的。

数据类型指的是存储的数据的类型，也就是 value 部分的类型，key 部分永远都是字符串。

2.1.2 string 类型

（1）存储的数据：单个数据，最简单的数据存储类型，也是最常用的数据存储类型。

string，他就是存一个字符串儿，注意是value那一部分是一个字符串，它是redis中最基本、最简单的存储数据的格式。

（2）存储数据的格式：一个存储空间保存一个数据

每一个空间中只能保存一个字符串信息，这个信息里边如果是存的纯数字，他也能当数字使用，我们来看一下，这是我们的数据的存储空间。

（3）存储内容：通常使用字符串，如果字符串以整数的形式展示，可以作为数字操作使用.

一个key对一个value，而这个itheima就是我们所说的string类型，当然它也可以是一个纯数字的格式。

2.1.3 string 类型数据的基本操作

（1）基础指令

添加/修改数据添加/修改数据
```
set key value
```
获取数据
```
get key
```
删除数据
```
del key
```
判定性添加数据
```
setnx key value		存在key则不添加
```
添加/修改多个数据
```
mset key1 value1 key2 value2 …
```
获取多个数据
```
mget key1 key2 …
```
获取数据字符个数（字符串长度）
```
strlen key
```
追加信息到原始信息后部（如果原始信息存在就追加，否则新建）
```
append key value
```

（2）单数据操作与多数据操作的选择之惑

即set 与mset的关系。这对于这两个操作来说，没有什么你应该选哪个，而是他们自己的特征是什么，你要根据这个特征去比对你的业务，看看究竟适用于哪个。
假如说这是我们现在的服务器，他要向redis要数据的话，它会发出一条指令。那么当这条指令发过来的时候，比如说是这个set指令过来，那么它会把这个结果返回给你，这个时候我们要思考这里边一共经过了多长时间。
首先，发送set指令要时间，这是网络的一个时间，接下来redis要去运行这个指令要消耗时间，最终把这个结果返回给你又有一个时间，这个时间又是一个网络的时间，那我们可以理解为：一个指令发送的过程中需要消耗这样的时间.
但是如果说现在不是一条指令了，你要发3个set的话，还要多长时间呢？对应的发送时间要乘3了，因为这是三个单条指令,而运行的操作时间呢，它也要乘3了，但最终返回的也要发3次，所以这边也要乘3。
于是我们可以得到一个结论：单指令发3条它需要的时间，假定他们两个一样，是6个网络时间加3个处理时间，如果我们把它合成一个mset呢，我们想一想。
假如说用多指令发3个指令的话，其实只需要发一次就行了。这样我们可以得到一个结论，多指令发3个指令的话，其实它是两个网络时间加上3个redis的操作时间，为什么这写一个小加号呢，就是因为毕竟发的信息量变大了，所以网络时间有可能会变长。
那么通过这张图，你就可以得到一个结论，我们单指令和多指令他们的差别就在于你发送的次数是多还是少。当你影响的数据比较少的时候，你可以用单指令，也可以用多指令。但是一旦这个量大了，你就要选择多指令了，他的效率会高一些。

2.2 string 的扩展操作

2.2.1 string 类型数据的扩展操作

下面我们来看一string的扩展操作，分成两大块：一块是对数字进行操作的，第二块是对我们的key的时间进行操作的。

设置数值数据增加指定范围的值

incr key				每次给key对应的string数值 +1
incrby key increment	每次给key对应的string数值+increment
incrbyfloat key increment

设置数值数据减少指定范围的值
```
decr key
decrby key increment
```

设置数据具有指定的生命周期

setex key seconds value
psetex key milliseconds value

2.2.2 string 类型数据操作的注意事项

(1)数据操作不成功的反馈与数据正常操作之间的差异

表示运行结果是否成功

(integer) 0  → false                 失败

(integer) 1  → true                  成功

表示运行结果值

(integer) 3  → 3                        3个

(integer) 1  → 1                         1个

(2)数据未获取到时，对应的数据为（nil），等同于null

(3)数据最大存储量：512MB

(4)string在redis内部存储默认就是一个字符串，当遇到增减类操作incr，decr时会转成数值型进行计算

(5)按数值进行操作的数据，如果原始数据不能转成数值，或超越了redis 数值上限范围，将报错
9223372036854775807（java中Long型数据最大值，Long.MAX_VALUE）

(6)redis所有的操作都是原子性的，采用单线程处理所有业务，命令是一个一个执行的，因此无需考虑并发带来的数据影响.

2.3 string 应用场景与key命名约定

2.3.1 应用场景

它的应用场景在于：主页高频访问信息显示控制，例如新浪微博大V主页显示粉丝数与微博数量。

我们来思考一下：这些信息是不是你进入大V的页面儿以后就要读取这写信息的啊，那这种信息一定要存储到我们的redis中，因为他的访问量太高了！那这种数据应该怎么存呢？我们来一块儿看一下方案！

2.3.2 解决方案

（1）在redis中为大V用户设定用户信息，以用户主键和属性值作为key，后台设定定时刷新策略即可。

eg:	user:id:3506728370:fans		→	12210947
eg:	user:id:3506728370:blogs	→	6164
eg:	user:id:3506728370:focuses	→	83

（2）也可以使用json格式保存数据

eg:	user:id:3506728370    →	“fans”：12210947，“blogs”：6164，“ focuses ”：83

（3） key 的设置约定

数据库中的热点数据key命名惯例

	表名	主键名	主键值	字段名
eg1：	order	id	29437595	name
eg2：	equip	id	390472345	type
eg3：	news	id	202004150	title

3、hash 数据类型

3.1 hash 的基本操作

下面我们来学习第二个数据类型hash。

3.1.1 数据存储的困惑

对象类数据的存储如果具有较频繁的更新需求操作会显得笨重！

在正式学习之前，我们先来看一个关于数据存储的困惑：

比如说前面我们用以上形式存了数据，如果我们用单条去存的话，它存的条数会很多。但如果我们用json格式，它存一条数据就够了。问题来了，假如说现在粉丝数量发生变化了，你要把整个值都改了。但是用单条存的话就不存在这个问题，你只需要改其中一个就行了。这个时候我们就想，有没有一种新的存储结构，能帮我们解决这个问题呢。

我们一块儿来分析一下：

如上图所示：单条的话是对应的数据在后面放着。仔细观察：我们看左边是不是长得都一模一样啊，都是对应的表名、ID等的一系列的东西。我们可以将右边红框中的这个区域给他封起来。

那如果要是这样的形式的话，如下图，我们把它一合并，并把右边的东西给他变成这个格式，这不就行了吗？

这个图其实大家并不陌生，第一，你前面学过一个东西叫hashmap不就这格式吗？第二，redis自身不也是这格式吗？那是什么意思呢？注意，这就是我们要讲的第二种格式，hash。

在右边对应的值，我们就存具体的值，那左边儿这就是我们的key。问题来了，那中间的这一块叫什么呢？这个东西我们给他起个名儿，叫做field字段。那么右边儿整体这块儿空间我们就称为hash，也就是说hash是存了一个key value的存储空间。

3.1.2 hash 类型

新的存储需求：对一系列存储的数据进行编组，方便管理，典型应用存储对象信息

需要的存储结构：一个存储空间保存多个键值对数据

hash类型：底层使用哈希表结构实现数据存储

如上图所示，这种结构叫做hash，左边一个key，对右边一个存储空间。这里要明确一点，右边这块儿存储空间叫hash，也就是说hash是指的一个数据类型，他指的不是一个数据，是这里边的一堆数据，那么它底层呢，是用hash表的结构来实现的。

值得注意的是：

如果field数量较少，存储结构优化为类数组结构

如果field数量较多，存储结构使用HashMap结构

3.1.3 hash 类型数据的基本操作

添加/修改数据

hset key field value

hset user:123 name stone
hset user:123 age 17

获取数据

hget key field
hgetall key

hget user:123 name
hgetall user:123

删除数据

hdel key field1 [field2]

hdel user:123 age

设置field的值，如果该field存在则不做任何操作
```
hsetnx key field value
```

添加/修改多个数据

hmset key field1 value1 field2 value2 …

获取多个数据
```
hmget key field1 field2 …
```
获取哈希表中字段的数量
```
hlen key
```
```
hlen user:123
```
获取哈希表中是否存在指定的字段
```
hexists key field
```

3.2 hash 的扩展操作

在看完hash的基本操作后，我们再来看他的拓展操作，他的拓展操作相对比较简单：

3.2.1 hash 类型数据扩展操作

获取哈希表中所有的字段名或字段值
```
hkeys key
hvals key
```

设置指定字段的数值数据增加指定范围的值

hincrby key field increment
hincrbyfloat key field increment

hmset h1 a 123 b 345
hincrby h1 a 100
hincrby h1 b -100

3.2.2 hash 类型数据操作的注意事项

(1)hash类型中value只能存储字符串，不允许存储其他数据类型，不存在嵌套现象。如果数据未获取到，对应的值为（nil）。

(2）每个 hash 可以存储 232 - 1 个键值对
hash类型十分贴近对象的数据存储形式，并且可以灵活添加删除对象属性。但hash设计初衷不是为了存储大量对象而设计的，切记不可滥用，更不可以将hash作为对象列表使用。

(3)hgetall 操作可以获取全部属性，如果内部field过多，遍历整体数据效率就很会低，有可能成为数据访问瓶颈。

3.3 hash 应用场景

3.3.1 应用场景

双11活动日，销售手机充值卡的商家对移动、联通、电信的30元、50元、100元商品推出抢购活动，每种商品抢购上限1000 张。

也就是商家有了，商品有了，数量有了。最终我们的用户买东西就是在改变这个数量。那你说这个结构应该怎么存呢？对应的商家的ID作为key，然后这些充值卡的ID作为field，最后这些数量作为value。而我们所谓的操作是其实就是increa这个操作，只不过你传负值就行了。看一看对应的解决方案：

3.3.2 解决方案

以商家id作为key

将参与抢购的商品id作为field

将参与抢购的商品数量作为对应的value

抢购时使用降值的方式控制产品数量

注意：实际业务中还有超卖等实际问题，这里不做讨论

4、list 数据类型

4.1 list 基本操作

前面我们存数据的时候呢，单个数据也能存，多个数据也能存，但是这里面有一个问题，我们存多个数据用hash的时候它是没有顺序的。我们平时操作，实际上数据很多情况下都是有顺序的，那有没有一种能够用来存储带有顺序的这种数据模型呢，list就专门来干这事儿。

4.1.1 list 类型

数据存储需求：存储多个数据，并对数据进入存储空间的顺序进行区分

需要的存储结构：一个存储空间保存多个数据，且通过数据可以体现进入顺序

list类型：保存多个数据，底层使用双向链表存储结构实现

先来通过一张图，回忆一下顺序表、链表、双向链表。

list对应的存储结构是什么呢？里边存的这个东西是个列表，他有一个对应的名称。就是key存一个list的这样结构。对应的基本操作，你其实是可以想到的。

来看一下，因为它是双向的，所以他左边右边都能操作，它对应的操作结构两边都能进数据。这就是链表的一个存储结构。往外拿数据的时候怎么拿呢？通常是从一端拿，当然另一端也能拿。如果两端都能拿的话，这就是个双端队列，两边儿都能操作。如果只能从一端进一端出，这个模型咱们前面了解过，叫做栈。

4.1.2 list 类型数据基本操作

最后看一下他的基本操作

添加/修改数据

lpush key value1 [value2] ……   	左进
rpush key value1 [value2] ……	右进

获取数据

lrange key start stop	取start到stop数据   取出全部数据可以 lrange key 0 -1
lindex key index		获取索引位置数据 不报越界错误 超出范围取不到元素返回nil
llen key

获取并移除数据
```
lpop key
rpop key
```

4.2 list 扩展操作

4.2.1 list 类型数据扩展操作

移除指定数据

lrem key count value 		count表示个数(list 中的value可能出现多个重复值)

规定时间内获取并移除数据

blpop key1 [key2] timeout  				b表示阻塞 假如里面没有要取的key对应的value  会等待指定时间timeout后返回nil
brpop key1 [key2] timeout
brpoplpush source destination timeout				右取左方

4.2.2 list 类型数据操作注意事项

（1）list中保存的数据都是string类型的，数据总容量是有限的，最多232 - 1 个元素(4294967295)。

（2）list具有索引的概念，但是操作数据时通常以队列的形式进行入队出队操作，或以栈的形式进行入栈出栈操作

（3）获取全部数据操作结束索引设置为-1 （表示倒数第一个元素）

（4）list可以对数据进行分页操作，通常第一页的信息来自于list，第2页及更多的信息通过数据库的形式加载

4.3 list 应用场景

4.3.1 应用场景

企业运营过程中，系统将产生出大量的运营数据，如何保障多台服务器操作日志的统一顺序输出？

假如现在你有多台服务器，每一台服务器都会产生它的日志，假设你是一个运维人员，你想看它的操作日志，你怎么看呢？打开A机器的日志看一看，打开B机器的日志再看一看吗？这样的话你会可能会疯掉的！因为左边看的有可能它的时间是11:01，右边11:02，然后再看左边11:03，它们本身是连续的，但是你在看的时候就分成四个文件了，这个时候你看起来就会很麻烦。能不能把他们合并呢？答案是可以的！怎么做呢？建立起redis服务器。当他们需要记日志的时候，记在哪儿,全部发给redis。等到你想看的时候，通过服务器访问redis获取日志。然后得到以后，就会得到一个完整的日志信息。那么这里面就可以获取到完整的日志了，依靠什么来实现呢？就依靠我们的list的模型的顺序来实现。进来一组数据就往里加，谁先进来谁先加进去，它是有一定的顺序的。

4.3.2 解决方案

依赖list的数据具有顺序的特征对信息进行管理

使用队列模型解决多路信息汇总合并的问题

使用栈模型解决最新消息的问题

5、set 数据类型

5.1 set 基本操作

5.1.1 set类型

新的存储需求：存储大量的数据，在查询方面提供更高的效率

需要的存储结构：能够保存大量的数据，高效的内部存储机制，便于查询

set类型：与hash存储结构完全相同，仅存储键，不存储值（nil），并且值是不允许重复的

通过这个名称，大家也基本上能够认识到和我们Java中的set完全一样。我们现在要存储大量的数据，并且要求提高它的查询效率。用list这种链表形式，它的查询效率是不高的，那怎么办呢？这时候我们就想，有没有高效的存储机制。其实前面咱讲Java的时候说过hash表的结构就非常的好，但是这里边我们已经有hash了，他做了这么一个设定，干嘛呢，他把hash的存储空间给改一下，右边你原来存数据改掉,全部存空，那你说数据放哪儿了？放到原来的filed的位置，也就在这里边存真正的值，那么这个模型就是我们的set 模型。

set类型：与hash存储结构完全相同，仅存储键，不存储值（nil），并且值是不允许重复的。

看一下它的整个结构：

5.1.2 set 类型数据的基本操作

添加数据
```
sadd key member1 [member2]
```
获取全部数据
```
smembers key
```
删除数据
```
srem key member1 [member2]
```
获取集合数据总量
```
scard key
```
判断集合中是否包含指定数据
```
sismember key member
```
随机获取集合中指定数量的数据
```
srandmember key [count]
```
随机获取集中的某个数据并将该数据移除集合
```
spop key [count]
```

5.2 set 类型数据的扩展操作

5.2.1 set 类型数据的扩展操作

求两个集合的交、并、差集

sinter key1 [key2 …]  
sunion key1 [key2 …]  
sdiff key1 [key2 …]

求两个集合的交、并、差集并存储到指定集合中

sinterstore destination key1 [key2 …]  
sunionstore destination key1 [key2 …]  
sdiffstore destination key1 [key2 …]

将指定数据从原始集合中移动到目标集合中
```
smove source destination member
```
通过下面一张图回忆一下交、并、差

5.2.2 set 类型数据操作的注意事项

set 类型不允许数据重复，如果添加的数据在 set 中已经存在，将只保留一份。

set 虽然与hash的存储结构相同，但是无法启用hash中存储值的空间。

5.3 set 应用场景

5.3.1 set 应用场景

（1）黑名单

资讯类信息类网站追求高访问量，但是由于其信息的价值，往往容易被不法分子利用，通过爬虫技术，快速获取信息，个别特种行业网站信息通过爬虫获取分析后，可以转换成商业机密进行出售。例如第三方火车票、机票、酒店刷票代购软件，电商刷评论、刷好评。

同时爬虫带来的伪流量也会给经营者带来错觉，产生错误的决策，有效避免网站被爬虫反复爬取成为每个网站都要考虑的基本问题。在基于技术层面区分出爬虫用户后，需要将此类用户进行有效的屏蔽，这就是黑名单的典型应用。

ps:不是说爬虫一定做摧毁性的工作，有些小型网站需要爬虫为其带来一些流量。

（2）白名单

对于安全性更高的应用访问，仅仅靠黑名单是不能解决安全问题的，此时需要设定可访问的用户群体，依赖白名单做更为苛刻的访问验证。

5.3.2 解决方案

基于经营战略设定问题用户发现、鉴别规则

周期性更新满足规则的用户黑名单，加入set集合

用户行为信息达到后与黑名单进行比对，确认行为去向

黑名单过滤IP地址：应用于开放游客访问权限的信息源

黑名单过滤设备信息：应用于限定访问设备的信息源

黑名单过滤用户：应用于基于访问权限的信息源

6、实践案例

6.1 业务场景

使用微信的过程中，当微信接收消息后，会默认将最近接收的消息置顶，当多个好友及关注的订阅号同时发送消息时，该排序会不停的进行交替。同时还可以将重要的会话设置为置顶。一旦用户离线后，再次打开微信时，消息该按照什么样的顺序显示。

我们分析一下：

100这台手机代表你。而200、300、400这三台代表你好友的手机。在这里有一些东西需要交代一下，因为我们每个人的都会对自己的微信中的一些比较重要的人设置会话置顶，将他的那条对话放在最上面。我们假定这个人有两个会话置顶的好友，分别是400和500，而这里边就包含400.

下面呢，我们就来发这个消息，第一个发消息的是300，他发了个消息给100。发完以后，这个东西应该怎么存储呢？在这里面一定要分开，记录置顶的这些人的会话，对应的会话显示顺序和非置顶的一定要分两。

这里面我们创建两个模型，一个是普通的，一个是置顶的，而上面的这个置顶的用户呢，我们用set来存储，因为不重复。而下面这些因为有顺序，很容易想到用list去存储,不然你怎么表达顺序呢？

那当300发给消息给100以后，这个时候我们先判定你在置顶人群中吗？不在,那好，300的消息对应的顺序就应该放在普通的列表里边。而在这里边，我们把300加进去。第一个数据也就是现在300。

接下来400，发了个消息。判断一下，他是需要置顶的，所以400将进入list的置顶里边放着。当前还没有特殊的地方。

再来200发消息了，和刚才的判定方法一样，先看在不在置顶里，不在的话进普通，然后在普通里边把200加入就行了，OK，到这里目前还没有顺序变化。

接下来200又发消息过来，同一个人给你连发了两条，那这个时候200的消息到达以后，先判断是否在置顶范围，不在，接下来他要放在list普通中，这里你要注意一点，因为这里边已经有200，所以进来以后先干一件事儿，把200杀掉，没有200，然后再把200加进来，那你想一下，现在这个位置顺序是什么呢？就是新的都在右边，对不对？

还记得我们说list模型，如果是一个双端队列，它是可以两头进两头出。当然我们双端从一头进一头出，这就是栈模型，现在咱们运用的就是list模型中的栈模型。

现在300发消息，先判定他在不在，不在，用普通的队列，接下来按照刚才的操作，不管你里边原来有没有300，我先把300杀掉，没了，200自然就填到300的位置了，他现在是list里面唯一一个，然后让300进来，注意是从右侧进来的，那么现在300就是最新的。

那么到这里呢，我们让100来读取消息。你觉得这个消息顺序应该是什么样的？首先置顶的400有一个，他跑在最上面，然后list普通如果出来的话，300是最新的消息，而200在他后面的。用这种形式，我们就可以做出来他的消息顺序来。