7、Redis独立功能

一、二进制位数组

Redis提供了SETBIT、GETBIT、BITCOUNT、BITOP四个命令用于处理二进制位数组。

SETBIT，为位数组指定偏移量上的二进制位设置值0或1。
GETBIT，获取位数组指定偏移量上的二进制位的值。
BITCOUNT，统计位数组中1的个数。
BITOP，既可以对多个位数组进行按位与、按位或、按位异或运算，也可以对给定位数组取反。

1、位数组的表示

Redis使用字符串来表示位数组，并使用SDS结构的操作函数来处理位数组。

位数组初始化

redisObject.type的值为REDIS_STRING，表示字符串对象。
sdshdr.len值为1，表示这个SDS保存了一个一字节长的位数组。
buf数组的buf[0]字节保存了一个一字节长的位数组。
buf数组的buf[1]字节保存了SDS程序自动追加到值的末尾的'\0'。

由上图可知，二进制位数组在初始化的时候，是只有两个字节，第一个字节是八位长的二进制位，第二个字节用于存储末尾空字符。在后续字节位扩展的时候，在扩展到足够用的字节的同时，会在末尾多扩展两个字节。如下图中，扩展了一个字节后的效果图：

位数组扩展效果

由上图可知，位数组扩展 buf[1] 的同时还增加了两个未使用的字节: buf[3]、buf[4]，再加上原来的空字节，扩展后的位数组就有五个字节了。

2、GETBIT命令的实现

用于返回位数组bitarray在offset偏移量上的二进制位的值：

计算 byte = (offset / 8)，byte记录了offset偏移量指定的二进制保存在位数组的哪个字节。
计算 bit = (offset mode 8) + 1，bit记录offset指定的二进制位是byte字节的第几个二进制位。
根据 byte 和 bit 值，在位数组 bitarray中定位offset指定的二进制位，并返回这个位的值。

3、SETBIT命令的实现

用于将位数组bitarray在offset偏移量上的二进制位设置为value：

计算len = (offset / 8) + 1，len记录了offset指定的二进制位至少需要多少个字节。
检查bitarray键保存的位数组长度是否小于len。如果是，扩展，并将新空间的二进制位置为0。
计算 byte = (offset / 8)，byte记录了offset偏移量指定的二进制保存在位数组的哪个字节。
计算 bit = (offset mode 8) + 1，bit记录offset指定的二进制位是byte字节的第几个二进制位。
根据 byte 和 bit 值，在位数组 bitarray中定位offset指定的二进制位，首先将现在的值保存在oldvalue变量，然后将value设置为新值。
向客户端返回oldvalue的值。

二、慢查询日志

Redis的慢查询日志，用于记录执行时间超过给定时长的命令请求，用户可以通过这个日志来监视和优化查询速度。

服务器有两个选项和慢查询有关：

slowlog-log-slower-than，指定执行时间超过多少微秒的命令请求会被记录到日志上。
slowlog-max-len，指定服务器上最多保存多少条慢查询日志。数量超过，则先入先出。

SLOWLOG GET 可以查看服务器保存的慢查询日志。

三、发布与订阅

Redis的发布与订阅功能由PUBLISH、SUBSCRIBE、PSUBSCRIBE等命令组成。

通过执行SUBSCRIBE命令，客户端可以订阅一个或多个频道，成为这些频道的订阅者（subscriber）：每当有其他客户端向被订阅的频道发送消息时，频道的所有订阅者都会收到这条消息。

举个例子，假设A、B、C三个客户端都执行了命令：

SUBSCRIBE "news.it"

那么这三个客户端就是"news.it"频道的订阅者，如下图

客户端订阅频道

如果这时某个客户端执行命令：

PUBLISH "news.it" "hello"

向"news.it"频道发送消息："hello"，那么"news.it"的三个订阅者都能收到这条消息：

客户端向频道发送消息，消息被传递至各个订阅者

客户端还可以通过PSUBSCRIBE订阅一个或多个模式：每当有其他客户端向某个频道发送消息，消息不仅会发送给这个频道的订阅者，还会发送给与这个频道相匹配的模式的订阅者，如下：

客户端向频道发送消息，消息被传递给正在订阅匹配模式的订阅者

四、事务

Redis通过MULTI、EXEC、WATCH等命令实现事务（transaction）功能。事务提供一种将多个命令请求打包，然后一次性、按顺序地执行多个命令的机制。在事务执行期间，服务器不会中断事务去执行其他客户端的命令请求。

事务以MULTI开始，接着是多个命令放入事务之中，最后由EXEC将这个事务提交（commit）到服务器执行，举例如下：

redis> multi
OK
redis> incr a
QUEUED
redis> incr b
QUEUED
redis> exec
1. (integer) 1
2. (integer) 1

五、排序

Redis支持对list，set和sorted set元素的排序。

排序命令是sort 完整的命令格式如下：

SORT key [BY pattern] [LIMIT start count] [GET pattern] [ASC|DESC] [ALPHA] [STORE dstkey]

下面说明各种命令选项

1、sort key

这个是最简单的情况，没有任何选项就是简单的对集合自身元素排序并返回排序结果.下面给个例子

redis> lpush ml 12
(integer) 1
redis> lpush ml 11
(integer) 2
redis> lpush ml 23
(integer) 3
redis> lpush ml 13
(integer) 4
redis> sort ml
1. "11"
2. "12"
3. "13"
4. "23"

**2、[ASC|DESC] [ALPHA] **

sort默认的排序方式（asc）是从小到大排的,当然也可以按照逆序或者按字符顺序排。逆序可以加上desc选项，想按字母顺序排可以加alpha选项，当然alpha可以和desc一起用。下面是个按字母顺序排的例子

redis> lpush mylist baidu
(integer) 1
redis> lpush mylist hello
(integer) 2
redis> lpush mylist xhan
(integer) 3
redis> lpush mylist soso
(integer) 4
redis> sort mylist
1. "soso"
2. "xhan"
3. "hello"
4. "baidu"
redis> sort mylist alpha
1. "baidu"
2. "hello"
3. "soso"
4. "xhan"
redis> sort mylist desc alpha
1. "xhan"
2. "soso"
3. "hello"
4. "baidu"

**3、[BY pattern] **

除了可以按集合元素自身值排序外，还可以将集合元素内容按照给定pattern组合成新的key，并按照新key中对应的内容进行排序。下面的例子接着使用第一个例子中的ml集合做演示：

redis> set name11 nihao
OK
redis> set name12 wo
OK
redis> set name13 shi
OK
redis> set name23 lala
OK
redis> sort ml by name* 
1. "13"
2. "23"
3. "11"
4. "12"

*代表了ml中的元素值，所以这个排序是按照name12 name13 name23 name23这四个key对应值排序的,当然返回的还是排序后ml集合中的元素

**4、[GET pattern] **

上面的例子都是返回的ml集合中的元素。我们也可以通过get选项去获取指定pattern作为新key对应的值。看个组合起来的例子

redis> sort ml by name* get name*  alpha
1. "lala"
2. "nihao"
3. "shi"
4. "wo"

这次返回的就不在是ml中的元素了，而是name12 name13 name23 name23对应的值。当然排序是按照name12 name13 name23 name23值并根据字母顺序排的。另外get选项可以有多个。看例子（#特殊符号引用的是原始集合也就是ml）

redis> sort ml by name* get name* get #  alpha
1. "lala"
2. "23"
3. "nihao"
4. "11"
5. "shi"
6. "13"
7. "wo"
8. "12"

最后在还有一个引用hash类型字段的特殊字符->，下面是例子

redis> hset user1 name hanjie
(integer) 1
redis> hset user11 name hanjie
(integer) 1
redis> hset user12 name 86
(integer) 1
redis> hset user13 name lxl
(integer) 1
redis> sort ml get user*->name
1. "hanjie"
2. "86"
3. "lxl"
4. (nil)

很容易理解，注意当对应的user23不存在时候返回的是nil

**5、[LIMIT start count] **

上面例子返回结果都是全部。limit选项可以限定返回结果的数量。例子

redis> sort ml get name* limit 1 2
1. "wo"
2. "shi"

start下标是从0开始的，这里的limit选项意思是从第二个元素开始获取2个

6、[STORE dstkey]

如果对集合经常按照固定的模式去排序，那么把排序结果缓存起来会减少不少cpu开销.使用store选项可以将排序内容保存到指定key中。保存的类型是list

redis> sort ml get name* limit 1 2 store cl
(integer) 2
redis> type cl
list
redis> lrange cl 0 -1
1. "wo"
2. "shi"

这个例子我们将排序结果保存到了cl中

功能介绍完后，再讨论下关于排序的一些问题。

如果我们有多个redis server的话，不同的key可能存在于不同的server上。比如name12 name13 name23 name23，很有可能分别在四个不同的server上存贮着。

这种情况会对排序性能造成很大的影响。redis作者在他的blog上提到了这个问题的解决办法，就是通过key tag将需要排序的key都放到同一个server上。

由于具体决定哪个key存在哪个服务器上一般都是在client端hash的办法来做的。我们可以通过只对key的部分进行hash.举个例子假如我们的client如果发现key中包含[]。那么只对key中[]包含的内容进行hash。我们将四个name相关的key，都这样命名[name]12 [name]13 [name]23 [name]23，于是client 程序就会把他们都放到同一server上。不知道jredis实现了没。

还有一个问题也比较严重。如果要sort的集合非常大的话排序就会消耗很长时间。由于redis单线程的，所以长时间的排序操作会阻塞其他client的请求。

解决办法是通过主从复制机制将数据复制到多个slave上。然后我们只在slave上做排序操作。并进可能的对排序结果缓存。另外就是一个方案是就是采用sorted set对需要按某个顺序访问的集合建立索引。

实例：

redis> sadd tom:friend:list  123 #tom的好友列表 里面是好友的uid 
1 
redis> sadd tom:friend:list  456 
1 
redis> sadd tom:friend:list  789 
1 
redis> sadd tom:friend:list  101 
1 
redis> set uid:sort:123 1000 #uid对应的成绩 
OK 
redis> set uid:sort:456 6000 
OK 
redis> set uid:sort:789 100 
OK 
redis> set uid:sort:101 5999 
OK 
redis> set uid:123 "{'uid':123,'name':'lucy'}" #增加uid对应好友信息 
OK 
redis> set uid:456 "{'uid':456,'name':'jack'}" 
OK 
redis> set uid:789 "{'uid':789,'name':'marry'}" 
OK 
redis> set uid:101 "{'uid':101,'name':'icej'}"  
OK 
redis> sort tom:friend:list by uid:sort:* get uid:* #从好友列表中获得id与uid:sort字段匹配后排序,并根据排序后的顺序，用key在uid表获得信息 
1. {'uid':789,'name':'marry'} 
2. {'uid':123,'name':'lucy'} 
3. {'uid':101,'name':'icej'} 
4. {'uid':456,'name':'jack'} 
redis> sort tom:friend:list by uid:sort:* get uid:* get uid:sort:* 
1. {'uid':789,'name':'marry'} 
2. 100 
3. {'uid':123,'name':'lucy'} 
4. 1000 
5. {'uid':101,'name':'icej'} 
6. 5999 
7. {'uid':456,'name':'jack'} 
8. 6000