Redis 入门实践

1 简介

Redis，REmote DIctionary Server，是一个由 Salvatore Sanfilippo 写的 Key-Value 存储系统。

Redis 是一个开源的使用 ANSI C 语言编写、遵守 BSD 协议、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value 数据库，并提供多种语言的API。

它通常被称为数据结构服务器，因为值(Value)可以是字符串(String), 哈希(Map), 列表(list), 集合(sets)和有序集合(sorted sets)等类型。

2 安装

官网地址： https://redis.io

下载地址： https://github.com/antirez/redis/releases

2.1 Windows

安装完成后在安装目录下执行：

redis-server.exe redis.windows.conf

2.2 Linux

下载，解压缩并编译Redis最新稳定版本：

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz
tar xzf redis-5.0.3.tar.gz
cd redis-5.0.3
make

启动Redis服务：

cd src
./redis-server ../redis.conf

3 配置

Redis 的配置文件，Windows 是安装目录的 redis.windows.conf 文件，Linux 是安装目录下的 redis.conf 文件。

在连接上 Redis 服务后，可以通过 config 命令查看或者编辑配置项。

3.1 查看

redis 127.0.0.1:6379> config get ${name}

例：

127.0.0.1:6379> config get port
1) "port"
2) "6379"

3.2 编辑

redis 127.0.0.1:6379> config set ${name} ${value}

例：

127.0.0.1:6379> config set loglevel "notice"
OK

注：部分配置不能通过 config 命令动态编辑，需要直接修改配置文件对应内容，例如端口 port。

3.3 部分参数说明

3.3.1 daemonize

是否以守护线程运行，默认为 no，使用 yes 启用守护线程；（后台启动）

3.3.2 port

Redis监听端口，默认为 6379；

注：作者曾解释过 6379 的来历。6379 在手机按键对应的英文是 MERZ，意大利歌女 Alessia Merz 的名字。参考链接： http://oldblog.antirez.com/po...

3.3.3 bind

指定客户端连接地址，默认为 127.0.0.1，也就是只能本地连接，屏蔽该参数启用远程连接；

3.3.4 timeout

客户端空闲多长时间（秒）关闭该连接，指定为 0 关闭该功能；

3.3.5 save

save

指定在多长时间内，至少有多少次更新操作，就将数据同步到数据文件，可以多个条件配合使用；

Redis默认提供了三个条件：

save 900 1
save 300 10
save 60 10000

说明Redis在下列三种情况将会同步数据到文件中：

1. 在 900 秒后至少 1 个 key 发生改变；
2. 在 300 秒后至少 10 个key发生改变；
3. 在 60 秒后至少 10000 个key发生改变；

3.3.6 dbfilename

本地数据库文件名，默认是dump.rdb；

3.3.7 dir

本地数据库文件存放路径，默认是./（当前目录）；

3.3.8 replicaof

replicaof

当在主从复制中，自己作为 slave，设置 master 的 ip 和端口，在该 slave 启动时，会自动从 master 进行数据同步；

3.3.9 masterauth

当 master 设置了密码后，slave 连接 master 的密码；

3.3.10 requirepass

设置 Redis 连接密码，默认关闭；

3.3.11 appendonly

开启 Redis 数据持久化到日志中（AOF），默认为 no 未开启；

由于默认的数据持久化方案（RDB)，存储到 dump.rdb 文件中，在断电或服务突然挂掉的情况下会丢失数据，开启日志持久化可以弥补该不足；

3.3.12 appendfilename

日志文件名，默认为 appendonly.aof；

3.3.13 appendfsync

日志更新频率，有3个可选值；

1. no，让操作系统自己决定，速度最快；
2. always，每次操作都会写更新日志，速度较慢但最安全；
3. everysec，每秒更新一次日志，折中方案；（默认）

3.4 淘汰策略

# maxmemory 

# MAXMEMORY POLICY: how Redis will select what to remove when maxmemory
# is reached. You can select among five behaviors:
#
# volatile-lru -> Evict using approximated LRU among the keys with an expire set.
# allkeys-lru -> Evict any key using approximated LRU.
# volatile-lfu -> Evict using approximated LFU among the keys with an expire set.
# allkeys-lfu -> Evict any key using approximated LFU.
# volatile-random -> Remove a random key among the ones with an expire set.
# allkeys-random -> Remove a random key, any key.
# volatile-ttl -> Remove the key with the nearest expire time (minor TTL)
# noeviction -> Don't evict anything, just return an error on write operations.
#
# LRU means Least Recently Used
# LFU means Least Frequently Used
#
# Both LRU, LFU and volatile-ttl are implemented using approximated
# randomized algorithms.
#
# Note: with any of the above policies, Redis will return an error on write
#       operations, when there are no suitable keys for eviction.
#
#       At the date of writing these commands are: set setnx setex append
#       incr decr rpush lpush rpushx lpushx linsert lset rpoplpush sadd
#       sinter sinterstore sunion sunionstore sdiff sdiffstore zadd zincrby
#       zunionstore zinterstore hset hsetnx hmset hincrby incrby decrby
#       getset mset msetnx exec sort
#
# The default is:
#
# maxmemory-policy noeviction

1. LRU least recently used 最近使用；
2. LFU least frequently used 最少使用；
3. noeviction 默认淘汰策略，return an error；

4 数据类型

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

4.1 string

最基本类型，二进制安全，也可以包含jpg或序列化后的对象，最大支持512M；

例：

127.0.0.1:6379> SET name "caojiantao"
OK
127.0.0.1:6379> GET name
"caojiantao"

4.2 hash

Key-Value键值对集合，适合用来存储简单对象；

例：

127.0.0.1:6379> hmset user name caojiantao age 18
OK
127.0.0.1:6379> hget user age
"18"

4.3 list

简单的字符串列表，双向链表的数据结构；

例：

127.0.0.1:6379> lpush months 1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush months 2
(integer) 2
127.0.0.1:6379> rpush months 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange months 0 10
1) "2"
2) "1"
3) "3"
127.0.0.1:6379> lpop months
"2"
127.0.0.1:6379> rpop months
"3"

4.4 set

string 类型的无序集合（唯一性），hash 结构，操作复杂度为 O(1)；

例：

127.0.0.1:6379> sadd team zhangsan lisi
(integer) 2
127.0.0.1:6379> smembers team
1) "zhangsan"
2) "lisi"
127.0.0.1:6379> sadd team lisi
(integer) 0

4.5 zset

同 set，不过每个子元素会关联一个 double 类型的分数 score，zset 根据 score 排序；

例：

127.0.0.1:6379> zadd days 1 one
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd days 0 zero
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zadd days 2 two
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrangebyscore days 0 10
1) "zero"
2) "one"
3) "two"

4.6 geo

geo 为地理位置类型，3.2+ 版本才开始支持，其底层实现仍是 zset，所以删除成员命令同 zrem；

重要命令一览：

• geoadd 增加某个地理位置坐标
• geopos 获取某个地理位置坐标
• geodist 获取两个地理位置的距离
• georadius 根据给定的地理位置坐标获取指定范围内的地理位置集合
• geohash 获取某个地理位置的 geohash 值

例：

127.0.0.1:6379> geoadd positions 116.407258 39.991496 olympics 116.403909 39.915547 tiananmen 116.333374 40.009645 qinghua
(integer) 3
127.0.0.1:6379> geodist positions tiananmen qinghua
"12070.5091"
127.0.0.1:6379> georadiusbymember positions tiananmen 20 km
1) "qinghua"
2) "tiananmen"
3) "olympics"
127.0.0.1:6379> georadiusbymember positions tiananmen 10 km
1) "tiananmen"
2) "olympics"

4.7 小结

类型	简介	特性	场景
String(字符串)	二进制安全	可以包含任何数据,比如jpg图片或者序列化的对象,一个键最大能存储512M	---
Hash(字典)	键值对集合,即编程语言中的Map类型	适合存储对象,并且可以像数据库中update一个属性一样只修改某一项属性值(Memcached中需要取出整个字符串反序列化成对象修改完再序列化存回去)	存储、读取、修改用户属性
List(列表)	链表(双向链表)	增删快,提供了操作某一段元素的API	1,最新消息排行等功能(比如朋友圈的时间线) 2,消息队列
Set(集合)	哈希表实现,元素不重复	1、添加、删除,查找的复杂度都是O(1) 2、为集合提供了求交集、并集、差集等操作	1、共同好友 2、利用唯一性,统计访问网站的所有独立ip 3、好友推荐时,根据tag求交集,大于某个阈值就可以推荐
Sorted Set(有序集合)	将Set中的元素增加一个权重参数score,元素按score有序排列	数据插入集合时,已经进行天然排序	1、排行榜
geo	经纬度坐标类型		附近的人

5 特性

5.1 事务

multi
...（命令）
exec

一次执行多条命令，有以下特点：

1. 发送exec指令前，所有的操作都会放入队列缓存；
2. 执行事务时，任何命令执行失败，其他命令正常被执行，已操作的命令不会回滚（非原子性）；
3. 执行过程中，其他客户端的命令不会插入到该事务中；

127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> set a 1
QUEUED
127.0.0.1:6379> set b 2
QUEUED
127.0.0.1:6379> get a
QUEUED
127.0.0.1:6379> del a
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) OK
2) OK
3) "1"
4) (integer) 1

5.2 发布订阅

Redis 支持一个发布订阅的消息通信模式，发送者 pub 发送消息，订阅者 sub 接受消息，可订阅任意数量的频道 channel；

三个客户端都订阅了 channel 这个频道；

一旦有消息发布pub到channel中，之前订阅该channel的三个客户端都会收到这个message；

例：

客户端订阅talk频道；

127.0.0.1:6379> subscribe talk
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "talk"
3) (integer) 1

另开客户端发布消息值talk频道；

127.0.0.1:6379> publish talk "hello world"
(integer) 1

此时客户端收到消息；

1) "message"
2) "talk"
3) "hello world"

5.3 脚本

Redis 使用 Lua 解释器执行，执行命令为eval；

eval script numkeys key [key ...] arg [arg ...]

• script，lua脚本内容
• numkeys，key的个数
• key，Redis中key属性
• arg，自定义参数

注：key 和 arg 在 lua 脚本占位符分别为 KEYS[] 和 ARGV[]，必须大写，数组下标从 1 开始。

例：获取脚本参数

127.0.0.1:6379> eval "return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1]}" 2 "key1" "key2" "argv1"
1) "key1"
2) "key2"
3) "argv1"

通常会将脚本存储到一个lua文件中，假如test.lua内容如下：

return {KEYS[1],KEYS[2],ARGV[1]}

执行这个lua脚本命令；

redis-cli.exe --eval test.lua "key1" "key2" , "argv1"
1) "key1"
2) "key2"
3) "argv1"

注意参数格式与之前有点出入，执行lua脚本文件不需要numkeys，key和arg参数用逗号相隔；

6 数据结构

6.1 sorted set

两种编码实现：ziplist 和 skiplist，当满足下列条件采用 ziplist 编码方式：

1. 有序集合保存的元素数量小于128个 ；
2. 有序集合保存的所有元素成员的长度小于64字节 ；

同时 zset 还维护了一个字典，保存元素 member 到 分值 score 的映射，便于等值查找。

6.1.1 ziplist

压缩列表， 2 个紧挨在一起的节点组成一个元素，代表元素的实际值和分值大小。

6.1.2 skiplist

跳跃表，有利于范围查找，相比红黑树实现难度较为简单得多。

参考： https://segmentfault.com/a/11...

7 为什么快

1. 完全基于内存；
2. 数据结构简单；
3. 单线程避免上下文切换；
4. 多路 I/0 复用模型，非阻塞；

8 使用（Java）

8.1 客户端

8.1.1 Jedis

github: https://github.com/xetorthio/jedis

阻塞 I/O 模型，调用方法都是同步的，不支持异步调用，并且 Jedis 客户端非线程安全，需要结合连接池使用；

maven依赖：

    redis.clients
    jedis
    2.9.0

demo示例：

String host = "127.0.0.1";
int port = 6379;
// 连接本地的 Redis 服务
Jedis jedis = new Jedis(host, port);
// 查看服务是否运行
System.out.println("服务正在运行: " + jedis.ping());

// 基本操作
String key = "welcome";
jedis.set(key, "hello world");
System.out.println(jedis.get(key));

// 连接池配置
GenericObjectPoolConfig config = new GenericObjectPoolConfig();
config.setMaxTotal(1);
// 连接池操作
JedisPool pool = new JedisPool(config, host, port);
Jedis a = pool.getResource();
// a.close();
System.out.println(a);
Jedis b = pool.getResource();
System.out.println(b);

8.1.2 Lettuce

github: https://github.com/lettuce-io/lettuce-core

基于 Netty 框架，异步调用，线程安全；

maven依赖：

    io.lettuce
    lettuce-core
    5.0.3.RELEASE

demo示例：

// 1. 构造uri
RedisURI uri = RedisURI.builder()
    .withHost("127.0.0.1")
    .withPort(6379)
    .build();
// 2. 创建client
RedisClient client = RedisClient.create(uri);
// 3. 连接redis
StatefulRedisConnection connect = client.connect();
// 4. 获取操作命令（同步）
RedisCommands commands = connect.sync();
String key = "welcome";
System.out.println(commands.get(key));

connect.close();

8.1.3 Redission

github: https://github.com/redisson/redisson

实现了分布式和可扩展的 Java 数据结构；

maven依赖：

   org.redisson
   redisson
   3.11.5
  

demo示例：

public static void main(String[] args) {
    // 1. 创建连接配置
    Config config = new Config();
    config.useSingleServer().setAddress("redis://10.242.24.246:6379");
    // 2. 创建 redisson 实例
    RedissonClient client = Redisson.create(config);
    // 操作数据
    RBucket