超硬核！万字Redis开发使用指南大总结（建议收藏）

╰半夏微凉° 2021-09-25 14:26 420阅读 0赞

## Redis ##

Redis是一个开源（BSD许可）的内存数据结构存储，用作数据库、缓存和消息代理。Redis提供数据结构，如strings, hashes, lists, sets, sorted sets with range queries, bitmaps, hyperloglogs, geospatial indexes, and streams.。Redis具有内置复制、Lua脚本、LRU eviction、事务和不同级别的磁盘持久性，并通过Redis Sentinel和Redis Cluster的自动分区提供高可用性。

## 一、Redis基本数据结构 ##

### 1. 字符串 （String） ###

字符串类型是Redis中最为基础的数据存储类型，它在Redis中是二进制安全的，这意味着该类型可以接受任何格式的数据，如JPEG图像数据或json对象描述信息等。在Redis中字符串类型的value最多可以容纳的数据长度是512M。

**常用命令：**

*  set key value 设置值
 *  get key 获取值
 *  getset 将给定的值设置进去，并返回旧值
 *  mget key1 key2… 获取一个或多个key的值
 *  setnx key value 当key不存在时才设置值
 *  incr key 将key存储的值+1
 *  incrby key increment 将 key 所储存的值加上给定的增量值（increment）
 *  decr key 将key存储的值-1
 *  decrby key increment 将 key 所储存的值减去给定的增量值（increment）
 *  strlen key 返回key所存储的字符串的长度

**注意：**

1.  字符串append命令会使用更多的内存
2.  整数共享：如果能使用整数，就尽量使用整数
3.  整数精度问题：redis能保证16位精度，17-18位的大整数就会丢失精度

### 2. 散列（hash） ###

Redis中Hash类型可以看成句又String key和String value的map容器。所以该类型非常适合存储对象的信息。

**常用命令：**

*  hset key field value
 *  hget key field
 *  hmset key field1 value1 \[field2 value2 \] 同时set多个field值
 *  hmget key field1 \[field2\]
 *  hgetall key 获取key的所有值
 *  hincrby key field increment 给指定的key的field增加给定的增量值(increment)
 *  hkeys key 获取某个key的所有field
 *  hvals key 获取某个key的所有value
 *  hlen key 获取hash表中字段的数量
 *  hexists key field 查看hash表中的字段是否存在
 *  hdel key field1 \[field2\] 删除一个或多个hash表字段

### 3. 列表（list） ###

在Redis中，List类型是按照插入顺序排序的字符串链表。和数据库结构中的普通链表一样，可以在头部和尾部添加新的元素。在插入时如果键不存在，Redis将为该键创建一个新的链表。与此相反，如果链表中所有的元素均被移除，那么该键也会被从数据库中删除。

**常用命令：**

*  lpush key value1 \[value2\] 将一个值或多个值插入到列表头部
 *  rpush key value1 \[value2\] 将一个值或多个值插入到列表尾部
 *  lrange key start stop 获取列表指定范围的元素
 *  lpop key 移出并获取列表中的第一个元素
 *  rpop key 移出并获取列表中的最后一个元素
 *  blpop key1 \[key2 \] timeout 阻塞性的移出并获取列表的第一个元素，如果没有元素就会阻塞到超时或有元素为止
 *  brpop key1 \[key2 \] timeout 阻塞性的移出并获取列表的最后一个元素，如果没有元素就会阻塞到超时或有元素为止
 *  lindex key index 通过索引位置获取列表中的元素
 *  llen key 获取列表长度
 *  lset key index value 通过索引位置设置值
 *  ltrim key start stop 对一个列表进行修剪，只保留指定区间的元素，区间外的都删除掉

### 4. 集合（Set） ###

Redis 的 Set 是 String 类型的无序集合。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。Redis 中集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。集合中最大的成员数为 2^32 - 1

**常用命令：**

*  sadd key member1 \[member2\] 向集合中添加元素
 *  scard key 获取集合的成员数
 *  sdiff key1 \[key2\] 返回第一个集合与其他集合之间的差异
 *  sinter key1 \[key2\] 返回给定所有集合的交集
 *  sunion key1 \[key2\] 返回给定集合的并集
 *  sismember key member 判断member元素是否是集合中的成员
 *  smembers key 返回集合中所有成员
 *  spop key 移除并返回集中中的一个随机元素
 *  srandmember key \[count\] 返回集合中一个或多个随机数
 *  srem key member1 \[member2\] 移除集合中一个或多个成员

### 5. 有序集合（sorted set） ###

Redis 有序集合和集合一样也是 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。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。

**常用命令：**

*  zadd key score1 member1 \[score2 member2\] 向有序集合中添加一个或多个成员，或更新已有成员的分数
 *  zcard key 获取有序集合中的成员数量
 *  zrange key start end \[withscores\] 通过索引区间返回有序集合中的成员
 *  zrevrange key start stop \[WITHSCORES\] 通过索引区间返回有序集合中的成员，分数从高到低
 *  zrangebyscore key min max \[WITHSCORES\] \[LIMIT\] 通过分数返回有序集合指定区间内的成员
 *  zrevrangebyscore key min max \[WITHSCORES\] \[LIMIT\] 通过分数返回有序集合指定区间内的成员，分数由高到低排序
 *  zrem key member \[member …\] 移除
 *  zremrangebyrank key start stop 移除给定排名区间的所有成员
 *  zremrangebyscore key min max 移除给定分数区间的所有成员
 *  zscore key member 返回有序集合中成员的分数

## 二、Redis的高级数据结构 ##

### 1. HyperLogLog ###

Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 结构。Redis HyperLogLog是用来做基数统计的算法，HyperLogLog的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定 的、并且是很小的。不过这个是估算，有一定的误差。

> 基数计算指的是统计一批元素中不重复元素的个数，比如UV的统计。实现基数统计最常见的是用Set这种数据结构。但是大数据量下Set会占用很大的存储空间。

**常用命令：**

*  pfadd key element \[element …\] 添加指定元素到HyperLogLog 中
 *  pfcount key \[key …\] 返回给定key的基数估算值
 *  pfmerge destkey sourcekey \[sourcekey …\] 将多个hyperloglog 合为一个

### 2. GEO ###

Redis GEO主要用于存储地理位置信息，并对其进行操作。该功能在Redis3.2版本增加

**常用命令：**

*  geoadd key longitude latitude member \[longitude latitude member …\] 添加地理位置坐标
 *  geopos key member \[member …\] 返回指定member的经纬度
 *  geodist key member1 member2 \[m|km|ft|mi\] 计算两个位置的距离 后面的是单位

> m【米】 km【千米】 ft【英尺】 mi【英里】

*  georadius key longitude latitude radius m|km|ft|mi \[WITHCOORD\] \[WITHDIST\] \[WITHHASH\] \[COUNT count\] \[ASC|DESC\] \[STORE key\] \[STOREDIST key\] 以给定的经纬度为中心，返回键包含的元素中，与中心距离不超过给定最大距离的所有位置元素
 *  georadiusbymember key member radius m|km|ft|mi \[WITHCOORD\] \[WITHDIST\] \[WITHHASH\] \[COUNT count\] \[ASC|DESC\] \[STORE key\] \[STOREDIST key\] 同上，只不过中心位置的传参由经纬度变成了member
 *  geohash key member \[member …\] 获取一个或多个元素的geohash值

### 3. BitMap ###

BitMap的原理上一篇已经讲过了，它可以用作大数据量的存储，不过存储的内容只能是0或1. 可以使用在10亿用户的在线状态，1代表在线，0代表离线。

**value值只能是0、1**

*  setbit key offset value
 *  getbit key offset
 *  bitcount key 获取值为1的个数

## 三、Redis 高级特性 ##

### 1. Redis事务 ###

Redis的事务与数据库的事务概念不同，Redis会将一个事务中的所有命令序列化,然后按顺序执行。Redis不可能在一个Redis事务的执行过程中插入执行另一个客户端发出的请求，事务中任意命令失败不影响其他命令的执行，也不会回滚。

### 2. 发布订阅 ###

发布订阅是一种通信模式，发送者发送消息，订阅者接受消息。客户端可以订阅多个频道，然后有新消息发送给频道，订阅该频道的客户端就都能收到消息。

[![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]  
**常用命令：**

*  subscribe channel \[channel …\] 订阅一个或多个频道
 *  psubscribe pattern \[pattern …\] 订阅一个或多个符合给定模式的频道
 *  publish channel message 将消息发送到指定通道
 *  unsubscribe \[channel \[channel …\]\] 退订给定的频道
 *  punsubscribe channel \[channel …\] 退订所有给定模式的频道。

### 3. 脚本 ###

Redis 脚本通过Lua解释器来执行脚本，Redis 2.6 版本通过内嵌支持Lua环境

**基本语法如下：**  
EVAL script numkeys key \[key …\] arg \[arg …\]

**例子：**

EVAL "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1],ARGV[2]}" 2 key1 key2 first second

### 4. Redis Stream ###

Redis Stream是5.0版本新增的数据结构。Redis Stream主要用于消息队列，Redis本身有一个发布/订阅功能，但是它有一个缺点，消息没有持久化，如果网络中断或宕机，数据就会丢失。

Redis Stream提供了消息的持久化和主备复制功能，它有一个消息链表，把所有加入的消息都串起来，每个消息都有唯一的ID和内容。

**常用命令：**

*  xadd key ID field value \[field value …\] 添加消息

> xadd mystream \* name sa surname occc (\*代表id由redis生成)

*  xdel key ID \[ID …\] 删除消息
 *  xrange key start end \[COUNT count\] 查看消息

> xrange mystream - + (- 代表最小值，+ 代表最大值)

*  xgroup \[CREATE key groupname id-or- \] \[ S E T I D k e y g r o u p n a m e i d − o r − \] \[SETID key groupname id-or- \]\[SETIDkeygroupnameid−or−\] \[DESTROY key groupname\] \[DELCONSUMER key groupname consumername\] 创建消费者组

**从头开始消费：**

> xgroup create mystream consumer-group-name 0-0

从尾部开始消费，只接受新消息

> xgroup create mystream consumer-group-name $

*  xreadgroup group group consumer \[COUNT count\] \[BLOCK milliseconds\] \[NOACK\] STREAMS key \[key …\] ID \[ID …\] 从消费者组读取消息

> XREADGROUP GROUP consumer-group-name consumer-name COUNT 1 STREAMS mystream

第二个group ：消费组名
    consumer： 消费者名
    count ：读取数量
    milliseconds ： 阻塞毫秒数
    key ：队列名
    ID：消息id

## 四、Redis使用场景 ##

### 1. 业务数据缓存 ###

1.  通用数据缓存：String、list等
2.  会话缓存、token、session缓存

### 2. 业务数据处理 ###

1.  非严格一致性要求的数据
2.  业务操作去重：订单处理的幂等校验
3.  业务数据排序

### 3. 全局一致计数 ###

1.  全局流控
2.  秒杀时库存计算
3.  全局ID生成

### 4. 高效统计计数 ###

1.  id、ip等使用bitmap操作
2.  使用HyperLogLog进行UV、PV等非精确性的统计

### 5. 发布订阅与Stream ###

用于消息发布订阅模式

### 6. 分布式锁 ###

*  获取锁

set key my_random_value NX PX 30000

*  释放锁,需要用到lua脚本保证原子性

if redis.call("get",KEYS[1])==ARGV[1] then
       return redis.call("del",KEYS[1])
    else
      return 0
    end

## 五、Redis的Java客户端 ##

### 1. Jedis ###

基于BIO、线程不安全，需要配置连接池管理连接

### 2. Lettuce ###

目前主流推荐的驱动，基于Netty NIO，API线程安全

### 3. Redission ###

基于Netty NIO，API线程安全。大量丰富的分布式功能，如分布式的基本数据类型和锁。

## 六、项目集成 ##

### 1. SpringMvc项目可以引入Spring data redis ###

maven依赖

<dependency>
                <groupId>org.springframework.data</groupId>
                <artifactId>spring-data-redis</artifactId>
                <version>2.1.2.RELEASE</version>
    </dependency>

核心是RedisTemplate（可以配置基于Jedis、Lettuce、Redisson），封装了基本的redis命令。

### 2. SpringBoot接入（默认使用的Lettuce） ###

<dependency>
    			<groupId>org.springframework.boot</groupId>
    			<artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
    </dependency>

配置spring.redis

如：spring.redis.host=127.0.0.1

### 3. Spring Cache 集成Redis ###

*  启用Spring Cache

@EnableCaching

*  方法上添加缓存注解

@Override
        @Cacheable(value = "userCache")
        public User getUser(Integer id) { 
            return userMapper.getUser(id);
        }

*  配置redisCache

@Configuration
    public class CacheConfig { 
    
        @Bean
        public RedisCacheManager cacheManager(RedisConnectionFactory redisConnectionFactory) { 
            return RedisCacheManager.create(redisConnectionFactory);
        }
    }

**番外：**

*  Redis到底是单线程，还是多线程？

这个问题有坑。首先Redis作为一个进程来讲是多个线程的。比如Redis通过多线程方式在后台删除对象、以及通过 Redis模块实现的阻塞命令等.单线程的地方在于探测哪个接收完了请求数据->数据处理->返回数据。而其他耗时操作是用了其他线程。

探测哪个客户端的请求接受完了，使用的是IO多路复用模型，“多路”是指多个网络连接，“复用”是复用同一个线程。

[![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

*  为什么IO模块在Redis6之前是单线程？  
    因为Redis是基于内存的操作，CPU不是瓶颈，瓶颈在于机器内存的大小或网络带宽。
 *  Redis6之后的多线程是什么？

IO模型使用了多线程的NIO模型，内存处理线程也还是单线程。

[![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_16_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]][watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]

[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBASmF2YeaetuaehC3lpKfku5k_size_15_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20210923/7fb6b68fb5524c60b9de8b312ee4b207.png
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