redis的安装、基础命令学习、常用数据结构

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前言

本文记录redis初级学习中的一些知识点，例如：安装过程、基本的命令、数据结构等。

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一、Redis安装

ubuntu和centOS下安装redis。

1.Ubuntu下安装

（1）切换到root用户下

sudo -i

或者输入下面命令后输入密码

su root 

（2）使用apt安装redis5

apt search redis       //查看apt下的redis版本

apt install redis -y     //安装redis

（3）为了使redis支持远程连接，修改以下地方

切换到redis目录：cd /etc/redis/
使用vim修改redis.conf文件：vim redis.conf
主要修改以下两个地方：

（4）验证安装是否成功

a.启动redis服务

service redis-server start

b.关闭redis服务

service redis-server stop

c.重启redis服务

service redis-server restart

2.Centos7下安装

CentOS 7 支持安装redis的最高版本是 redis3，如果要安装redis5需要先安装scl源，具体安装过程如下。

（1）使用yum，先安装scl源，再安装redis

yum install centos-release-scl-rh
yum install rh-redis5-redis

（2）创建符号链接

由于安装目录藏得太深，用起来不方便，所以通过符号链接，把需要用的目录设置到方便的目录中。
针对配置文件修改符号链接：

cd /usr/bin
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-server ./redis-server
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-sentinel ./redis-sentinel
ln -s /opt/rh/rh-redis5/root/usr/bin/redis-cli ./redis-cli

针对配置文件修改符号链接：

cd /etc/
ln -s /etc/opt/rh/rh-redis5/ ./redis

（3）修改配置文件

目的也是为了让redis支持远程连接，修改配置文件redis.conf的以下三个地方：
设置ip地址
关闭保护模式
启动守护进程

（4）设置工作目录

// 创建工作目录
mkdir -p /var/lib/redis
// 在配置文件中，设置工作目录
dir /var/lib/redis

（5）设置日志目录

// 创建日志目录
 mkdir -p /var/log/redis/
 // 在配置文件中，设置日志目录
 logfile /var/log/redis/redis-server.log

（6）启动redis

redis-server /etc/redis/redis.conf

（7）停止redis

a.查看redis-server的pid

ps aux | grep redis

b.使用kill命令直接杀死redis进程

kill 进程id
或者
kill -9 进程id

3.Centos8下安装Redis

需要切换到root用户或者有sudo权限后，再进行安装。

（1）使用yum安装

redis5是被包含在Centos8中，可以使用yum直接安装。

yum install -y redis

（2）通过systemd管理Redis

安装成功后，可以将redis设置为开机自动启动

systemctl enable redis

（3）支持远程连接

和之前的一样。
修改ip

 bind 0.0.0.0

关闭保护模式

protected-mode no # 把 yes 改成 no

（4）通过systemd控制redis

a.启动redis服务

systemctl start redis

验证redis是否正确的监听6379端口：

netstat -nlpt | grep 6379

b.停止redis服务

systemctl stop redis

c.重启redis服务

systemctl restart redis

二、Redis基础命令

1.get和set

2.keys

redis是键值对结构，key固定就是字符串，value实际上会有很多种类型（字符串、哈希表、列表、集合、有序集合）。
keys返回所有满足样式（pattern）的key。

KEYS pattern

支持如下样式：
（1）？：匹配任意一个字符，例：v?lue匹配value,velue和vxlue；
（2）：匹配0个或多个任意字符，例：vlue匹配vlue,vaaaaalue；
（3）[]：只能匹配[]内的字符，其它的不行，例：v[ea]lue匹配velue和value但不匹配vilue；
（4）^：排除某个，其它的都行，例：v[ ^e ]lue匹配velue,vblue,…但不匹配value;
（5）-：给出匹配范围，例：v[a-b]lue匹配value和vblue。

keys命令在时间复杂度上是o(n)，所以，在生产环境上，一般都会禁止使用keys命令。

3.exists

语法：

EXISTS key [key ...]

时间复杂度：o(1)。（redis组织这些key是按照哈希表的方式来组织的）
返回值：key存在的个数。

4.del

删除指定key，可以一次删除一个或者多个。
语法：

DEL key [key ...]

时间复杂度：o(1)
返回值：删除掉的key的个数。

5.expire

给指定的key设置过期时间。例如：手机验证码，在某个时间内有效。
语法：

EXPIRE key seconds
或
PEXPIRE key 毫秒

时间复杂度：o(1)
返回值：1表示设置成功，0表示设置失败。

6.ttl

ttl（time to live）查询过期时间。
语法：

TTL key

时间复杂度：o(1)
返回值：剩余过期时间，-1表示没有关联过期时间，-2表示key不存在。

7.type

返回key对应的数据类型。
语法：

TYPE key

三、常用数据类型和编码方式

当前版本的redis支持10个数据类型：String、Lists、Sets、Hashes、Sorted sets、Streams、Geospatial、HyperLogLog、Bitmaps、Bitfields，本次主要讲述前五个。

数据类型	内部编码
string	raw
	int
	embstr
hash	hashtable
	ziplist
list	linkedlist
	ziplist
set	hashtable
	inset
zset	skiplist
	ziplist

1.string

FLUSHALL可以把redis上所有键值对清除掉。

（1）set和get

SET key value [expiration EX seconds | PX millseconds] [NX|XX]

NX：如果key不存在，才设置；
XX：如果key存在，则不设置（返回nil）

get只支持字符串类型的value。

（2）mset和mget

一次操作多个键值对。

MGET key [key ...]

MSET key value [key value ...]

时间复杂度是o(n)，n是当前命令中，给出的key数量。

（3）setnx，setex，psetex

setnx：不存在才能设置，存在则设置失败；
setex：设置key的过期时间，但是是秒；
psetex：设置key的过期时间，单位是毫秒。

（4）incr和incrby

a.incr：表示针对value+1

INCR key

此时key对应的value必须是整数。
此操作的返回值，就是+1之和的值。
如果key不存在，则将其value=0来+1。

b.incrby：表示针对value+n
加上正数或者负数。

（5）decr,decrby和incrbyfloat

a.decr：表示针对value-1
只针对整数进行-1。

b.decrby：表示针对value-n
不存在key时，当作0进行处理。

c.incrbyfloat：表示针对value+/-小数
没有decrbyfloat。
（4）和（5）操作的时间复杂度都是o(1)。

（6）append

如果key已经存在并且是一个string，命令会将value追加到原有string的后边；如果key不存在，则效果等同于set命令。
语法：

APPEND KEY VALUE

时间复杂度：O(1)
返回值：追加完成之后string的长度。

（7）getrange

返回key对应的string的子串，由start和end确定（左闭右闭）。可以使用负数表示倒数，-1表示倒数第一个字符，-2表示倒数第二个字符。

GETRANGE key strat end

时间复杂度：O(N)
返回值：string类型的子串。

（8）setrange

覆盖字符串的一部分，从指定的偏移开始。

SETRANGE key offset value

时间复杂度：O(1)
返回值：替换后的string的长度。

当不存在key时，添加的value会将offset之前的内容填充成0x00。

（9）strlen

strlen获取到字符串的长度，单位时字节。

（10）编码方式

有三种内部编码方式：raw（最基本的字符串）、int（64位/8字节的整数，常用来“计数“功能）、embstr（针对短字符串进行的特殊优化）。

（11）应用场景

典型的几个应用场景：
a.缓存（Cache）功能。（Redis+MySQL组成的缓存存储结构）
b.计数（Counter）功能。（记录视频播放次数）
c.共享会话（Session）。（Session分散存储、Redis集中管理Session、短信验证码）

2.hash

（1）hset，hget，hexists，hdel

HSET：设置hash中指定的字段（filed）的值（value)。
语法：

HSET key field value [field value ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：添加的字段的个数。

HGET：获取hash中指字段的值。
语法：

HGET key field

时间复杂度：O(1)
返回值：字段对应的值或者nil。
HEXISTS：查看hash中的字段是否存在。

HEXISTS key field

时间复杂度：O(1)
返回值：1表示存在 ，0表示不存在。

HDEL：删除hash中指定的字段。
语法：

HDEL key field [field ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：本次操作删除的字段个数。

（2）hkeys和hvals

HKEYS：先根据key找到对应的hash，然后再遍历hash。

HKEYS key

时间复杂度：O(N)，N为field的个数。
返回值：字段列表。

HVALS：获取hash中的所有的值。

HVALS key

时间复杂度：O(N)，N为field的个数。
返回值：所有的值。

（3）hgetall和hmget

HGETALL：获取hash中所有的字段以及值。

HGETALL key

时间复杂度：O(N)，N是field对应的个数。
返回值：字段和对应的值。

HMGET：一次获取hash中多个字段的值。

HMGET key field [field ...]

时间复杂度：O(N)，N为查询个数，只查一个则是O(1)
返回值：字段对应的值或者nil

（4）hlen，hsetnx，hincrby，hincrbyfloat

HLEN：获取hash中的所有字段的个数。

HLEN key

时间复杂度：O(1)
返回值：字段个数。

HSETNX：在字段不存在的情况下，设置hash中的字段和值。

HSETNX key field value

时间复杂度：O(1)
返回值：0表示设置失败，1表示设置成功。

HINCRBY：将hash中字段对应的数值添加指定的值。

HINCRBY key field increment

时间复杂度：O(1)
返回值：该字段变化之和的值。

HINCRBYFLOAT：HINCRBY小数版本。

HINCRBYFLOAT key field increment

时间复杂度：O(1)
返回值：该字段变化之和的值。

（5）哈希编码方式

内部编码：hashtable（最基本的哈希表，redis内部的哈希表的实现）、ziplist（压缩列表，针对一些特殊场景对数据压缩，节省空间）。
a.哈希中的元素个数比较少，使用ziplist表示，元素个数比较多，使用hashtable来表示；
b.每个value的值长度都比较短，使用ziplist表示，如果某个value的长度太长了，也会转换成hashtable。

（6）哈希的应用

a.关系型数据表保存用户信息。
b.映射关系表示用户信息。
c.关系型数据库稀疏性。

3.list

（1）lpush和lrange

IPUSH：将一个或者多个元素从左侧放入（头插）到list中。

LPUSH key element [element ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：插入后list的长度。

LRANGE：获取从start到end区间的所有元素，左闭右闭。

LRANGE key start stop

时间复杂度：O(N)
返回值：指定区间的元素。

（2）lpushx，rpush，rpushx

LPUSHX：在key存在时，将一个或者多个元素从左侧放入（头插）到list中。不存在，则直接返回。

LPUSH key element [element ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：插入后list的长度。

RPUSH：将一个或者多个元素从右侧放入（尾插）到list中。

RPUSH key element [element ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：插入后list的长度。

RPUSHX：在key存在时，将一个或者多个元素从右侧放入（尾插）到list中。

RPUSHX key element [element ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：插入后list的长度。

（3）lpop，rpop

LPOP：从左侧取出元素（即头删）

LPOP key

时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素或者nil。

RPOP：从list右侧取出元素（即尾删）

RPOP key [count]

时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素或者nil。

（4）lindex，linsert，llen

LINDEX：获取从左数第index位置的元素。

LINDEX key index

时间复杂度：O(N)，N是指list中元素的个数。
返回值：取出的元素或者nil。

LINSERT：在特定位置插入元素。

LINSERT key  pivot element

时间复杂度：O(N)
返回值：插入后的list长度。

LLEN：获取list长度。

LLEN key

时间复杂度：O(1)
返回值：list的长度。

（5）lrem

LREM：删除count个list的元素。

LREM key count element

时间复杂度：O(N+M)
返回值：删除元素的个数。

（6）ltrim，lset

LTRIM：保留start和stop之间区间内的元素。（区间外面两边的元素就直接被删除了）

LTRIM key start stop

时间复杂度：O(N)
返回值：

LSET：根据下标，修改元素。

LSET key index element

时间复杂度：O(N)

注：lindex可以很好处理下标越界的情况，直接返回nil；lset来说则会报错。

（7）blpop和brpop

blpop和brpop是lpop和rpop的阻塞版本，和对应非阻塞版本的作用基本一致。除了：
a.在列表中有元素的情况下，阻塞和非阻塞表现是一致的。但如果列表中没有元素，非阻塞版本会理解返回nil，但阻塞版本会根据timeout，阻塞一段时间，期间Redis可以执行其他命令，但要求执行该命令的客户端会表现为阻塞状态。
b.命令中如果设置了多个键，那么会从左向右进行遍历键，一旦有一个键对应的列表可以弹出元素，命令立即返回。
c.如果多个客户端同时多一个键执行pop，则最先执行命令的客户端会得到弹出的元素。

BLPOP：

BLPOP key [key ...] timeout

BRPOP：

BRPOP key [key ...] timeout

（8）编码方式

内部编码：linkedlist（链表）、ziplist（压缩列表）。
quicklist相当于是链表和压缩列表的结合，整体还是一个链表，链表的每个节点，是一个压缩列表。

（9）应用场景

a.用list作为数组这样的结构，来存储多个元素。
b.消息队列。（生产者消费者模型）
c.分频道的消息队列。
d.微博Timeline。

4.set

不能重复的无序集合。

（1）sadd，smembers，sismember

SADD：将一个或者多个元素添加到set中。注意，重复的元素无法添加到set中。

SADD key member [member ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：本次添加成功的元素个数。
SMEMBERS：获取一个set中的所有元素，注意，元素间的顺序是无序的。

SMEMBERS key

时间复杂度：O(N)
返回值：所有元素的列表。

SISMEMBER：判断一个元素在不在set中。

SISMEMBER key member

时间复杂度：O(1)
返回值：1表示元素在set中，0表示元素不在set中或者key不存在。

（2）spop和ssrandmember

SPOP：从set中删除并返回一个或者多个元素。注意：由于set内的元素是无序的，所以取出哪个元素是随机的。

SPOP key [count]

时间复杂度：O(1)
返回值：取出的元素。

SSRANDMEMBER：从set中随机弹出一个或者多个元素。

SSRANDMEMBER key [count]

时间复杂度：O(1)
返回值：弹出的元素

（3）smove和srem

SMOVE：将一个元素从源set取出并放入目标set中。

SMOVE source destination member

时间复杂度 ：O(1)
返回值：1表示移动成功，0表示失败。

SREM：将指定的元素从set中删除。

SREM key member [member ...]

时间复杂度：O(1)
返回值：本次操作删除的元素个数。

（4）sinter，sinterstore

SINTER：获取给定set的交集中的元素。

SINTER key [key ...]

时间复杂度：O(N*M)，N是最小的集合元素个数，M是最大的集合元素个数。
返回值：交集的元素。

SINTERSTORE：获取给定set的交集中的元素并保存到目标set中。

SINTERSTORE destination key [key ...]

时间复杂度：O(N*M)，N是最小的集合元素个数，M是最大的集合元素个数。
返回值：交集的元素个数。

（5）sunion，sunionstore，sdiff，sdiffstore

SUNION：获取给定set的并集中的元素。

SUNION key [key ...]

时间复杂度：O(N)，N给定的所有集合的总的元素个数。
返回值：并集的个数。

SUNIONSTORE：获取给定set的并集中的元素并保存到目标set中。

SUNIONSTORE destination key [key ...]

时间复杂度：O(N)，N给定的所有集合的总的元素个数。
返回值：并集的元素个数。

SDIFF：获取给定set的差集中的元素。

SDIFF key [key ...]

时间复杂度：O(N)，N给定的所有集合的总的元素个数。
返回值：差集的元素。

SDIFFSTORE：获取给定set的差集中的元素并保存到目标set中。

SDIFFSTORE destination key [key ...]

时间复杂度：O(N)，N给定的所有集合的总的元素个数。
返回值：差集的元素个数。

（6）编码方式

内部编码：hashtable、inset（集合中存的都是整数）。

（7）应用场景

a.使用set来保存用户的“标签”。
b.使用set来计算用户之间的共同好友。（基于“集合求交集”）
c.使用set统计UV。（去重，uv需要按照用户进行去重，去重过程可以使用set来完成）
UV（user view）：每个用户访问服务器都会产生一个uv，但是同一个用户多次访问，不会使uv增加。

5.zset

不重复的有序集合。

（1）zadd

ZADD：添加或者更新指定的元素以及关联的分数到zset在，分数应该符合double类型，+inf/-infor作为正负极限也是合法的。

ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]

XX：仅仅用于更新已经存在的元素，不会添加新元素。
NX：仅用于添加新元素，不会更新已经存在的元素。
CH：默认情况下，ZADD返回的是本次添加的元素个数，但指定这个选项之后，就会还包含本次更新的元素的个数。
INCR：此时命令类似ZINCRBY的效果，将元素的分数加上指定的分数。此时只能指定一个元素和分数。
时间复杂度：O(log(N))
返回值：本次添加成功的元素个数。

（2）zcard，zcount

ZCARD：获取一个zset的基数（cardinality），即zset中的元素个数。

SCARD key

时间复杂度：O(1)
返回值：zset内的元素个数。

ZCOUNT：返回分数在min和max之间的元素个数，默认情况下，min和max都是包含的，可以通过(排除。

ZCOUNT key min max

时间复杂度：O(log(N))
返回值：满足条件的元素列表个数。

（3）zrange，zrevrange，zrangebyscore

ZRANGE：返回指定区间里的元素，分数按照升序。带上WITHSCORES可以把分数也返回。

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

时间复杂度：O(log(N)+M)
返回值：区间内的元素列表。

ZREVRANGE：返回指定区间里的元素，分数按照降序。带上WITHSCORES可以把分数也返回。

ZREVRANGE key start stop [WITHSCROES]

时间复杂度：O(log(N)+M)
返回值：区间内的元素列表。

ZRANGEBYSCORE：返回分数在min和max之间的元素，默认情况下，min和max都是包含的，可以通过(排除。

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]

时间复杂度：O(log(N))+M)
返回值：区间内的元素列表。

（4）zpopmax

ZPOPMAX：删除并返回分数最高的count个元素。

ZPOPMAX key [count]

时间复杂度：O(log(N))+M)
返回值：分数和元素列表。

（5）bzpopmax

BZPOPMAX：ZPOPMAX的阻塞版本。

BZPOPMAX key [key ...] timeout

时间复杂度：O(log(N))
返回值：元素列表。

（6）zpopmin，bzpopmin

ZPOPMIN：删除并返回分数最低的count个元素。

ZPOPMIN key 【count]

时间复杂度：O(log(N))*M)
返回值：分数和元素列表。

BZPOPMIN：ZPOPMIN的阻塞版本。

BZPOPMIN key 【count]

时间复杂度：O(log(N))
返回值：元素列表。

（7）zrank，zrevrank，zscore

ZRANK：返回指定元素的排名，升序。

ZRANK key member

时间复杂度：O(log(N))
返回值：排名。

ZREVRANK：返回指定元素的排名，降序。

ZREVRANK key member

时间复杂度：O(log(N))
返回值：排名。

ZSCORE：返回指定元素的分数。

ZSCORE key member

时间复杂度：O(1)
返回值：分数。

（8）zrem，zremrangebyrank，zremrangebyscore

ZREM：删除指定的元素。

ZREM key member [member ...]

时间复杂度：O(M * log(N))
返回值：本次操作删除的元素个数。

ZREMRANGEBYRANK：按照排序，升序删除指定范围的元素，左闭右闭。

ZREMRANGEBYRANK key start stop

时间复杂度：O(log(N)+M)
返回值：本次操作删除的元素个数。

ZREMRANGEBYSCORE：按照分数删除指定范围的元素，左闭右闭。

ZREMRANGEBYSCORE key min max

时间复杂度：O(log(N)+M)
返回值：本次操作删除的元素个数。

（9）zincrby

ZINCRBY：为指定的元素的关联分数添加指定的分数值。

ZINCRBY key increment member

时间复杂度：O(log(N))
返回值：增加后元素的分数。

（10）zinterstore

ZINTERSTORE：求出给定有序集合中元素的交集并保存进目标有序集合中，在合并过程中以元素为单位进行合并，元素对应的分数按照不同的聚合方式和权重得到新的分数。

ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE ]

时间复杂度：O(NK)+O(Mlog(M)) N 是输入的有序集合中，最小的有序集合的元素个数；K 是输入了几个有序集合；M 是最终结果的有序集合的元素个数。
返回值：⽬标集合中的元素个。

（11）zunionstore

ZUNIONSTORE：求出给定有序集合中元素的并集并保存进目标有序集合中，在合并过程中以元素为单位进行合并，元素对应的分数按照不同的聚合方式和权重得到新的分数。

ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE ]

时间复杂度：O(N)+O(M*log(M)) N 是输入的有序集合总的元素个数; M 是最终结果的有序集合的元素个数。
返回值：目标集合中的元素个数。

（12）编码方式

内部编码：skiplist（跳表，也是链表，但是不同于普通链表，每个节点上有多个指针域）、ziplist。

（13）应用场景

a.添加用户赞数。
b.取消用户赞数。
c.展示获取赞数最多的10个用户。
d.展示用户信息以及用户分数。

6.补充类型

（1）hyperloglog

（2）bitmap

（3）bitfield

7.渐进式遍历

scan

SCAN：以渐进式的方式进行键的遍历。

SCAN cursor [MATH pattern] [COUNT count] [TYPE type]

时间复杂度：O(1)
返回值：下一次scan的游标（cursor）以及本次得到的键。

面试题：redis虽然是单线程模型，为什么效率这么高？速度这么快？

1、redis访问内存，数据库则是访问硬盘。
2、redis的核心功能，比数据库的核心功能更简单。
3、单线程模型，避免了一些不必要的现场竞争开销。
4、处理网络IO的时候，使用了epoll这样的IO多路复用模型。

四、redis客户端（Java）

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