深入学习 Redis - 全局命令、过期策略如何实现、高效定时器原理
目录
Redis 基础命令
get 和 set
Redis 全局命令
keys
keys 使用注意事项
exists
exists 使用注意事项
del
del 使用注意事项
expire
【面试经典】redis 中 key 的过期策略是怎么实现的？
定时器实现原理（非 Redis 实现，拓展）
1.基于 优先级队列/堆 实现
2.基于 时间轮 实现定时器
type
Redis 基础命令
get 和 set
get 是根据 key 来取 value ，若 key 不存在，则返回 nil （nil 和 null 是一个意思）
set 把 key 和 value 存储进去
其中， key 和 value 都是字符串
Ps：key 和 value 都不需要加上引号，就是表示字符串类型，当然，如果要给 key 和 value 加上引号也是可以的（单双引号都可以）
Redis 全局命令
Redis 是支持很多种数据结构的，整体上来说， Redis 是键值对结构， key 固定就是字符串，value 是会有很多类型的，例如 字符串、哈希表、列表、集合、有序集合... 这里每一个数据结构的操作都会用到不同的命令~
全局命令就是能够搭配任意一个数据结构来使用的命令
keys
用来查询当前服务器上匹配的 key，并且可以通过一些特殊号（通配符）来描述 key 的模样，匹配这个模样的 key 就可以被查询出来~
keys patternpattern 具体怎么写呢，往下看~
1）? 匹配任意一个字符
2）* 匹配 0 个或 多个 任意字符
3）[abcde] 只能匹配到 a b c d e ，（他们之间是 "或" 的关系）别的不行
4）[^e] 排除 e ，只有 e 匹配不了，其他的都可以匹配
Ps：注意这里 a 或 e 都不能出现
5）[a-e] 匹配 a ~ e 这个范围内的字符，（他们之间是 "或" 的关系）包含两侧边界
keys 使用注意事项
keys 命令时间复杂度为 O(N) ，在生产环境上的 key 可能会非常多，因此一般都会禁止使用 keys 命令，尤其是 keys *，这个命令就是来查询 redis 中所有的 key，执行后可能会带来以下两种严重的后果：
- 因为 redis 是一个单线程的服务器，执行 keys * 时间过长，可能会导致无法给其他客户端提供服务！
- redis 经常作为缓存挡在 mysql 前面，一旦 redis 被一个 keys * 阻塞住了，此时其他查询 redis 的命令超时了，此时这些请求就会直接去查询数据库，而 mysql 措手不及，就很容易挂掉，如果你要是没有能够及时发现和修复，可能会导致这个服务宕机，年终奖妥妥的就没了~
举个例子，假如我是一个妹子，长得好看又有才华，追求者又多，因此我的要求就会很高，如以下三点：
- 有钱
- 帅
- 会舔（不是你想象中的，是会哄人开心）
然后我同时交往了三个 男朋友，他们分别当不全具有以上优点：
- 男朋友 A ，有钱
- 男朋友 B ，帅
- 男朋友 C ，会舔
万一 C 对我纠缠不休，就有可能导致我对其他男朋友就照顾不周，难以应付 AB
exists
exists 用来判定 key 是否存在.
exists key [key ...]返回值：key 存在的个数（对于多个 key 来说，是非常有用的）。
Ps：exists 使用的时间复杂度是 O(1)，因为 redis 组织这些 key 就是按照 哈希表 的方式来组织的.
exists 使用注意事项
"exists hello hallo" 和 "exists hello" "exists hallo" 这两种写法有什么区别？
最好写在一起，因为分开的写法会产生更多的轮次的网络通信.
redis 是一个客户端 服务器结构的程序，客户端和服务器之间是需要通过网络来进行通信的！！！
也就是说需要经过一个封装和分用的过程，网络通信时，发送方发送数据后，这个数据就要从应用层到物理层，层层封装，中途还需要经过交换机和路由器进行转发，最后接收方接收到数据，这个数据就要从 物理层到应用层，层层分用，更何况，如果你的客户端和服务器不在一个主机上，中间隔的很远~
redis 自身也很清除这个问题，因此很多命令都是支持一次就能操作多个 key 的.
del
del（delete）删除指定的 key，可以一次删除一个或多个.
del key [key ...]操作的时间复杂度为 O(1).
返回值：删除掉的 key 的个数.
del 使用注意事项
不小心使用 del 删除 redis 某个数据，影响大吗？
redis 主要是作为缓存，因此 redis 只是用来存储热点数据，全量数据在 mysql 数据库中，此时，如果把 redis 种的 key 删除了几个，一般来说，问题不大~（这是相比较 mysql 误删一两个数据而言的！！！）
但是如果把所有的数据或者一大半的数据都删除了，这种影响会很大，因为 redis 本来就是帮 mysql 负重前行，redis 没数据了，大部分请求就会直接打给 mysql ，就容易把 mysql 搞挂.
如果是把 redis 作为数据库，误删的影响就大了~
如果是把 redis 作为消息队列，这种情况影响大不大，就需要具体问题具体分析了~
归根结底，还是不要乱删数据.
expire
expire 的作用是给指定的 key 设置过期时间，单位是秒， 但是对于计算机来说，秒是一个很长的时间，因此也可以使用 pexpire ，这是毫秒级别的，超过这个时间的值，就会被自动删除.
expire key seconds时间复杂度：O(1).
设置成功返回 1，失败返回 0.
Ps：基于 redis 实现的分布式锁，就是为了避免出现不能正常解锁的情况，通常都会在加锁的时候设置一下过期时间（所谓的 redis 分布式锁，就是给 redis 里写了一个特殊的 key value）.
expire 通常会搭配 ttl（time to live） 来使用，可以查看当前 key 的过期时间还剩多少，如果是秒级别，就使用pttl.
当 key 不存在时，返回 -2 。 当 key 存在但没有设置剩余生存时间时，返回 -1 。 否则，以秒为单位，返回 key 的剩余生存时间。
注意：在 Redis 2.8 以前，当 key 不存在，或者 key 没有设置剩余生存时间时，命令都返回 -1 。
Ps：网络原理的 IP 协议报头中，就有一个字段是 TTL，IP 中的 TTL 不是用时间衡量的，而是次数.
【面试经典】redis 中 key 的过期策略是怎么实现的？
问题：一个 redis 中可能同时存在很多很多 key，并且有很大一部分 key 都是有过期时间的，此时 redis 怎么知道哪些 key 已经过期要被删除了，哪些还没过期？
如果直接遍历所有的 key ，显然是行不通的，效率很低，因此 redis 整体的策略有如下两点：
- 定期删除：每次抽取一部分，进行过期时间的验证，并且要保证这个抽取检查的过程足够快，为什么要要求足够快呢（对定期删除时间有明确规定）？ 因为 redis 是单线程的程序，主要任务是处理每一个命令任务，扫描过期的 key，如果扫描过期的 key 小号的时间太多了，就可能导致正常处理请求的命令阻塞了（类似于 keys * 这样的效果）。
- 惰性删除：假设这个 key 已经到过期时间了，但暂时不会删除他，如果后面再一次访问到这个 key ，就会让 redis 服务器触发删除 key 的操作，同时再返回一个 nil 。
Ps：网上经常有种错误的说法：" redis 中采用定时器的方式来实现过期 key 删除"，实际上是没有的，这也很难考证，个人猜测是："基于定时器实现，势必就要引入多线程了（基于优先级队列或者时间轮实现），而 redis 早期版本就是奠定了点线程的基调，多线程的引入就打破了作者的初衷~"
定时器实现原理（非 Redis 实现，拓展）
Ps：虽然早期 redis 并没有使用定时器来删除过期 key，但是如果面试的时候问道我们如何拓展 redis 动态链接库实现一个定时器相关的问题时，我也要能灵活应对~
定时器，就是在某个时间到达之后，执行指定的任务，高效的实现方法有以下两种：
1.基于 优先级队列/堆 实现
在优先级队列中，优先级高的先出队，而这个优先级是由我们自定义的~ 因此对于 redis 过期的 key 使用场景中，我们就可以通过 “过期时间越早，优先级越高” 的方式来删除过期 key.
具体做法如下：
假设有很多 key 设置了过期时间，就可以把 key 加入到优先级队列中，自定义优先级规则时过期时间早的先出队，此时队首元素就是最早要过期的 key，假设有以下 key ：
- key1 : 12:00 过期
- key2 : 13:00 过期
- key3 : 14:00 过期
那么只需要创建一个线程，让这个线程不断的去检查队首元素是否过期，若队首元素没有过期，那么后续的元素一定没有过期，值得注意的是，扫描线程检查队首元素过期时间时，也不能过于频繁，最佳做法就是根据当时时刻和队首元素的过期时间，设置一个等待时间，当时间差不多的时候，系统再来唤醒这个线程，这样就很好的把 cpu 资源节省下来了~
若线程休眠的时候又来了一个新的任务，那么此时就可以唤醒以下线程，重新检查以下队首元素的阻塞时间.
2.基于 时间轮 实现定时器
时间轮，就是把时间划分成很多小段，每一个小段上都挂着一个链表，链表的每一个结点都代表一个要执行的任务，如下图
type
返回 key 对应的 value 的数据类型. 此处因为 redis 中所有的 key 都是 string 类型，而 key 对应的 value 可能存在很多类型，如 none、string、list、set、zset、hash、stream（消息队列）.
操作的时间复杂度为 O(1).
