分布式缓存Redis（一） —— 五种数据类型详解

基本概念

Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。
它支持多种类型的数据结构：

• 字符串（String）
• 散列（Hash）
• 列表（List）
• 集合（Set）
• 有序集合（ZSet）

与的区别

redis会产生内存碎片

rdb：全量数据备份 => 备份数据
aof：append only if，增量持久化备份 => 备份指令

安装与启动

下载redis压缩包：wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.14.tar.gz
解压：tar -zxvf redis-4.0.14.tar.gz
编译：make MALLOC=libc
安装：cd src && make install
启动服务：./redis-server

使用用守护进程的方式启动Redis

开启守护进程：修改配置文件redis.conf => daemonize yes
（在该模式下，Redis会在后台运行，并将进程pid号写入至redis.conf的pidfile设置的文件中，此时Redis将一直运行，除非手动kill该进程。）
启动服务：./redis-server ../redis.conf
连接客户端：./redis-cli -p 6379

终止Redis：

脚本设置开机自启动

Redis的启动脚本redis_init_script位于其安装目录下/utils/
拷贝redis配置文件：mkdir /etc/redis cp redis.conf /etc/redis/6379.conf
将启动脚本复制到Linux配置自启动/etc/init.d/目录下： cp redis_init_script /etc/init.d/redisd
在启动脚本开头添加如下注释来修改运行级别：
（redis服务必须在运行级2，3，4，5下被启动或关闭，启动的优先级是90，关闭的优先级是10。）

 #!/bin/sh
 # chkconfig:   22345 90 10

开机自启动：chkconfig redisd on

五种数据类型

未安装Redis可在线使用Redis命令 http://try.redis.io/

String类型

可以是字符串、整数或者浮点数。

命令：

• set / get：设置key对应的值为String类型的value / 获取key对应的值
  
• mset / mget：批量设置key及对应的值 / 批量获取多个key对应的值，若不存在返回nil
  
• getset：设置key value，并返回key对应的旧值，没有旧值则返回nil
  
• incr && incrby：incr对key对应的值进行++操作，并返回新的值；incrby加指定值
  
• decr && decrby：decr对key对应的值进行--操作，并返回新的值；decrby减指定值
  
• setnx（set if not exists）：只有当key不存在时可成功赋值，若key存在则赋值失败，并返回0
  
• msetnx：setnx的批量模式，只要有一个key存在（这里name已存在），则全部赋值失败，返回0
  
• setex：setex key seconds value 设置key的有效期与对应的value，单位秒
  
• getrange：getrange key start end 获取key对应的value的子字符串
  
• append：给指定key的value追加字符串，并返回新的字符串的长度
  

Hash类型

包含键值对的无序散列表。

类似 HashMap>

Hash类型适合存储对象，相当于把一个对象的每个属性存储为String类型，占用更少内存。

所存储的成员较少时，数据存储为zipmap，当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。

适用场景：
存储用户信息，商品信息，订单信息等。

命令：

• hset / hget：设置 / 获取key对应的HashMap中field的value
  （再次插入字段相同的值时，覆盖原值（即更新），返回 0 ）
  
• hmset / hmget：hmset key field value [field value ...] hmget key field [field ...]批量设置/获取
  
• hsetnx：hsetnx key field value： 同String类型，仅当字段不存在时进行赋值操作
• hgetall：获取key对应的HashMap中的所有field和value
  
• hlen：返回key对应的HashMap中字段的个数
  
• hdel：hdel key field [field ...] 删除key对应的HashMap中的字段（可多字段），返回删除字段的个数
  

List类型

列表类型可存储一个有序的字符串列表，数据可重复。常用操作是向列表首位添加元素，或者获取列表的某一个片段。

列表类型内部使用双向链表实现，向列表两端添加元素的时间复杂度为O(1)，获取越接近两端的元素速度就越快。因此，即使列表元素达到千万级别，获取首位部的10条记录也是极快的。

命令：

• lpush：lpush key value [value ...] 在key对应的list的头部添加元素
  

• rpush：rpush key value [value ...] 在key对应的list的尾部添加元素
  

• lrange：lrange key start stop 获取key对应的list的指定下标范围的元素（某一片段），索引从 0 开始，-1 表示尾部的元素，0 -1表示获取所有元素。索引可以为负数，如 -3 -1，表示从尾部开始，得到 rval3 rval2 rval1
  

• lpop：从key对应的list的头部删除一个元素，并返回该元素

• rpop：从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素
  

• llen / lindex：获取列表中元素个数 / 根据索引获得value
  

• lrem：根据参数 count 的值，移除列表中与参数 value 相等的元素。
  count 的值可以是以下几种：
  count > 0 : 从表头开始向表尾搜索，移除与 value 相等的元素，数量为 count 。
  count < 0 : 从表尾开始向表头搜索，移除与 value 相等的元素，数量为 count 的绝对值。
  count = 0 : 移除表中所有与 value 相等的值。
  准备些数据
  
  count 为 1，从表头开始删除 1 个hello
  
  count为 -2 ，从表尾开始删除 2 个 3
  

Set类型

即集合类型，数据不可重复且无序。
常用操作是向集合中添加或删除元素，判断某个元素是否存在等。由于集合类型的Redis内部是使用值为空的散列表实现，这些操作的时间复杂度都为O(1)。
Redis提供了多个集合间交集、并集、差集的运算。

Set底层是通过HashMap进行存储，HashMap的key对应set的元素（因此去重），value是空对象

命令：

• sadd：sadd key member [member] 在key对应的set中添加元素（去重）
  
• smembers：smembers key 获取key对应的set中的所有元素
  
• sismember：sismember key member 判断元素是否在集合中
  
• spop：spop key [count] 随机删除key对应的set中的元素（可设置个数），并返回所删除的元素，若不设置个数，默认随机删除一个元素。
  
• srem：srem key member [member ...] 删除指定元素，返回删除元素的个数
  
• sdiff：sdiff key [key ...] 求差集
  
• sunion：sunion key [key ...] 并集
• sinter：sinter key [key ...] 交集

ZSet类型

字符串成员（member）与浮点数分值（score）之间的有序映射，元素的排列顺序由分值的大小决定。

set是通过hashmap存储，key对应set的元素，value是空对象。
zset在此基础上另外加了一层跳跃表。

适用场景：
排行榜

有序集合与列表的比较：
二者都是有序，可获得某一范围的元素。
列表类型通过链表实现，获取靠近两端的数据速度极快，而当数据增多后，访问中间数据的速度会变慢；
有序集合类型使用散列表实现，即使读取位于中间部分的数据也很快；
列表中不能简单调整某个元素的位置，但有序集合可以（通过更改score）；
有序集合比列表类型更耗内存。

命令：

• zadd：zadd key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...] 在key对应的zset中添加一个或多个元素 （score须是float类型）
  
• zrange：127.0.0.1:6379> zrange key start stop [WITHSCORES] 获取key对应的zset中指定范围的元素，-1表示获取所有元素
  
• zcard：计算元素数量
  
• zrem：zrem key member [member ...] 删除key对应的zset中指定元素
  
• zrangebyscore：zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count] 返回有序集合key中，指定分数范围的元素列表，排行榜中运用
  
• zrank：zrank key member 返回key对应的zset中指定member的排名。其中member按score值递增(从小到大）；排名以0为底，也就是说，score值最小的成员排名为0，排行榜中运用
  

消息的发布订阅

使用list类型实现消息发送与消费的一对一模式，使用lpush向list的左端推送数据（发送消息），使用rpop从右端接收数据（消费消息）

redis发布订阅功能比较轻量级，但消息可靠性比较差。

• publish：将message发送到指定channel，返回收到消息的客户端数量
• subscribe: 订阅指定频道的消息
• unsubscribe：取消订阅
  建立了两个订阅客户端，途中退出一个