【Redis】五大数据类型 、历史概述、nosql分类

前言：本文为看狂神视频记录的笔记

NoSql概述

NoSql年代

问题：数据量过大、数据索引过大（B+Tree），机器内存不够、访问量（读写混合），服务器承受不了

缓存 Memcached + MySQL+垂直拆分（读写分离）

网站80%的情况下在读取，用MySQL太过繁琐；希望减轻数据库的压力，可以使用缓存保证效率

发展过程：优化数据结构和索引->文件缓存（IO）->Memcached（当时最热门技术）

分库分表+水平拆分+Mysql集群

本质：数据库的读和写

早些年MyISAM：表锁，（读写时，所在的表被锁，十分影响并发性）

Innodb：行锁

最近

MySQL关系型数据库不够用，数据多且变化快

用：图型；JSON

MySQL有的使用他来存储较大文件，数据库很大，效率变低，如果有专门数据库负责，压力就会变小

目前一个基本的互联网项目

为什么要用

用户的个人信息、地理位置，用户自己产生的数据、用户日志爆炸式增长，nosql能很好的处理以上问题

NoSql

NoSql = Not Only Sql（不仅仅是Sql）

关系型数据库：表格，行，列

泛指非关系型数据库，传统关系型数据库很难对付web2.0时代，尤其是超大规模的高并发的社区。NoSql在当今大数据环境下发展十分迅速，Redis是发展最快的，而且是我们当下必须要掌握的一个技术！

很多的数据类型用户的个人信息，社交网络，地理位置。这些数据类型存储不需要一个固定的格式，不需要多余的操作就可以横向扩展！使用键值对来存放。

NoSql特点—解耦

1、方便扩展（数据之间没有关系，很好扩展）

2、大数据量高性能（NoSql的缓存记录级，是一种细粒度的缓存，性能会比较高，redis一秒写8万次读11万次）

3、数据类型是多样型（不需要设计数据库，随取随用）

4、传统的RDBMS和NoSql

传统的 RDBMS（关系型数据库）

• 结构化组织
• SQL
• 数据和关系都存在单独的表中
• 操作语言，定义语言
• 严格的一致性
• …

Nosql

• 不仅仅是数据
• 没有固定的查询语言
• 键值对存储，文档存储，图形数据库（社交关系）
• 最终一致性
• CAP定理和BASE （异地多活）
• 高性能，高可用，高可扩
• …

了解：3V+3高

• 大数据时代的3V：主要是描述问题的

1、海量Volume

2、多样Variety

3、实时Velocity

• 互联网需求的3高：主要是对程序的要求

1、高并发（Java JUC）

2、高可拓（随时水平拆分，机器不够了，扩展机器来解决）

3、高性能（保证用户体验和性能）

NoSql+RDBMS->《阿里巴巴的架构演进》

NoSql的四大分类

KV键值对

• 新浪：Redis
• 美团：Redis+Tair
• 阿里、百度：Redis+MemCache

文档型数据库：（bson格式和json一样）

• MongoDB
  • mongodb基于分布式文件存储的数据库，C++编写，主要用来处理大量的文档
  • MongoDB是一个介于关系型数据库和非关系型数据库中间的产品，MongoDB是非关系型数据库中功能最丰富，最想关系型数据库的。
• ConthDB

列存储数据库

• HBase
• 分布式文件系统

图关系数据库

不是存图形，放的是关系，比如朋友圈社交网络

• neo4j
• InfoGrid
• redisgraph

Redis

Redis是什么？

Redis（RemoteDictionaryServe），即远程字典服务

Redis能干嘛？

1、内存存储，持久化，内存中是断电即失，所以说持久化很重要（rdb、aof）

2、效率高，可以用于高速缓存

3、发布订阅系统

4、地图信息分析

5、计时器、计数器（浏览量！ ）

特性

1、多样的数据类型

2、持久化

3、集群

4、事物

测试性能

简单测试

# 测试：100个并发连接 100000请求
redis-benchmark -h localhost -p 6379 -c 100 -n 100000

测试图

redis默认有16个数据库，默认使用第0个

127.0.0.1:6379> config get databases # 命令行查看数据库数量databases
1) "databases"
2) "16"

127.0.0.1:6379> select 8 # 切换数据库 DB 8
OK
127.0.0.1:6379[8]> dbsize # 查看数据库大小
(integer) 0

# 不同数据库之间 数据是不能互通的，并且dbsize 是根据库中key的个数。
127.0.0.1:6379> set name sakura 
OK
127.0.0.1:6379> SELECT 8
OK
127.0.0.1:6379[8]> get name # db8中并不能获取db0中的键值对。
(nil)
127.0.0.1:6379[8]> DBSIZE
(integer) 0
127.0.0.1:6379[8]> SELECT 0
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "counter:__rand_int__"
2) "mylist"
3) "name"
4) "key:__rand_int__"
5) "myset:__rand_int__"
127.0.0.1:6379> DBSIZE # size和key个数相关
(integer) 5

keys * ：查看当前数据库中所有的key。

flushdb：清空当前数据库中的键值对。

flushall：清空所有数据库的键值对。

Redis是单线程的，Redis是基于内存操作的。所以Redis的性能瓶颈不是CPU,而是机器内存和网络带宽。

那么为什么Redis的速度如此快呢，性能这么高呢？QPS达到10W+

Redis为什么单线程还这么快？

误区1：高性能的服务器一定是多线程的？
误区2：多线程（CPU上下文会切换！）一定比单线程效率高！
核心：Redis是将所有的数据放在内存中的，所以说使用单线程去操作效率就是最高的，多线程（CPU上下文会切换：耗时的操作！），对于内存系统来说，如果没有上下文切换效率就是最高的，多次读写都是在一个CPU上的，在内存存储数据情况下，单线程就是最佳的方案。

五大数据类型

Redis是一个开源（BSD许可），内存存储的数据结构服务器，可用作数据库，高速缓存和消息队列代理。它支持字符串、哈希表、列表、集合、有序集合，位图，hyperloglogs等数据类型。内置复制、Lua脚本、LRU收回、事务以及不同级别磁盘持久化功能，同时通过Redis Sentinel提供高可用，通过Redis Cluster提供自动分区。

key

在redis中无论什么数据类型，在数据库中都是以key-value形式保存，通过进行对Redis-key的操作，来完成对数据库中数据的操作。

exists key：判断键是否存在
del key：删除键值对
move key db：将键值对移动到指定数据库
expire key second：设置键值对的过期时间
type key：查看value的数据类型

127.0.0.1:6379> keys * # 查看当前数据库所有key
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> set name qinjiang # set key
OK
127.0.0.1:6379> set age 20
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "age"
2) "name"
127.0.0.1:6379> move age 1 # 将键值对移动到指定数据库
(integer) 1
127.0.0.1:6379> EXISTS age # 判断键是否存在
(integer) 0 # 不存在
127.0.0.1:6379> EXISTS name
(integer) 1 # 存在
127.0.0.1:6379> SELECT 1
OK
127.0.0.1:6379[1]> keys *
1) "age"
127.0.0.1:6379[1]> del age # 删除键值对
(integer) 1 # 删除个数


127.0.0.1:6379> set age 20
OK
127.0.0.1:6379> EXPIRE age 15 # 设置键值对的过期时间

(integer) 1 # 设置成功 开始计数
127.0.0.1:6379> ttl age # 查看key的过期剩余时间
(integer) 13
127.0.0.1:6379> ttl age
(integer) 11
127.0.0.1:6379> ttl age
(integer) 9
127.0.0.1:6379> ttl age
(integer) -2 # -2 表示key过期，-1表示key未设置过期时间

127.0.0.1:6379> get age # 过期的key 会被自动delete
(nil)
127.0.0.1:6379> keys *
1) "name"

127.0.0.1:6379> type name # 查看value的数据类型
string

关于TTL命令

Redis的key，通过TTL命令返回key的过期时间，一般来说有3种：

当前key没有设置过期时间，所以会返回-1.
当前key有设置过期时间，而且key已经过期，所以会返回-2.
当前key有设置过期时间，且key还没有过期，故会返回key的正常剩余时间.
关于重命名RENAME和RENAMENX

RENAME key newkey修改 key 的名称
RENAMENX key newkey仅当 newkey 不存在时，将 key 改名为 newkey 。
更多命令学习：https://www.redis.net.cn/order/

String

127.0.0.1:6379> set views 0    #初始浏览量为0  
OK
127.0.0.1:6379> get views
"0"
127.0.0.1:6379> incr views    #自增1，浏览量变为1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incr views
(integer) 2
127.0.0.1:6379> get views
"2"
127.0.0.1:6379> decr views     #自减1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> incrby views 10   #自增10
(integer) 11
127.0.0.1:6379> incrby views 10
(integer) 21
127.0.0.1:6379> decrby views 5   #自减5
(integer) 16

截取字符串getrange

127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379> set key1 "fang"
OK
127.0.0.1:6379> get key1
"fang"
127.0.0.1:6379> getrange key1 0 2  #截取012字符串
"fan"
127.0.0.1:6379> getrange key1 0 -1 #获取全部字符串
"fang"
127.0.0.1:6379> 

替换setrange

127.0.0.1:6379> set key2 abcdefg
OK
127.0.0.1:6379> get key2
"abcdefg"
127.0.0.1:6379> setrange key2 1 xx
(integer) 7
127.0.0.1:6379> get key2
"axxdefg"
127.0.0.1:6379> 

setex：设置过期时间
setnx ：不存在在设置（在分布式锁中常常使用）**

127.0.0.1:6379> setex key3 30 "hello"
OK
127.0.0.1:6379> ttl key3
(integer) 17
127.0.0.1:6379> setnx mykey "redsi" #如果mykey存在，则创建失败。
(integer) 1
127.0.0.1:6379> keys *
1) "mykey"
2) "key2"
3) "key1"
127.0.0.1:6379> ttl key3
(integer) -2
127.0.0.1:6379> setnx mykey "MongDB"
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get mykey
"redsi"

一次性获取，设置多个值：mset，mget

127.0.0.1:6379> keys *
(empty array)
127.0.0.1:6379> mset k1 v1 k2 v2 k3 v3     #同时设置多个值
OK
127.0.0.1:6379> keys *
1) "k3"
2) "k2"
3) "k1"
127.0.0.1:6379> mget k1 k2 k3    #同时获取多个值
1) "v1"
2) "v2"
3) "v3"
127.0.0.1:6379> msetnx k1 v1 k4 v4   #msetnx是一个原子性操作，要么成功要么失败
(integer) 0
127.0.0.1:6379> get k4
(nil)
127.0.0.1:6379> 

对象

mset user：1{name：zhangsan，age：3}   #设置一个user：1对象 值为json字符来保存一个对象

这里的key设计：user:{id}:{field}

127.0.0.1:6379> mset user:1:name fang user:1:age 2
OK
127.0.0.1:6379> mget user:1:name user:1:age
1) "fang"
2) "2"
127.0.0.1:6379> 

先get在set-------getset

127.0.0.1:6379> getset db redis #没有值则返回nil
(nil)
127.0.0.1:6379> get db
"redis"
127.0.0.1:6379> getset db mongodb #先获取原来的值再设置新的值
"redis"
127.0.0.1:6379> get db
"mongodb"

string类型的使用场景：value除了字符串还可以是数字

• 计数器
• 统计多单位数量
• 粉丝数
• 对象缓存存储

Set

redis里面可以把list完成栈，队列，阻塞队列！
所有的list命令以l开头

127.0.0.1:6379> lpush list one #将一个或多个值插入列表头部（左）尾部添加值为Rpush
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lpush list two
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lpush list three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange list 0 -1
1) "three"
2) "two"
3) "one"
127.0.0.1:6379> lrange list 0 1
1) "three"
2) "two"

移除元素

127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "three"
2) "two"
3) "one"
127.0.0.1:6379> LPOP list #移除list第一个元素
"three"
127.0.0.1:6379> RPOP list #移除list最后一个元素
"one"

lindex 通过下标获得值

127.0.0.1:6379> lindex list 1
"one"
127.0.0.1:6379> lindex list 0
"two"

llen返回列表长度

...
127.0.0.1:6379> lpush list three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> llen list #返回列表长度
(integer) 3

移除指定值lrem

127.0.0.1:6379> LPUSH list three one four
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "four"
2) "one"
3) "three"
4) "two"
127.0.0.1:6379> LREM list 2 one #移除list中指定个数的value，2个one
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "four"
2) "three"
3) "two"

trim 修剪list

127.0.0.1:6379> LRANGE LIST 0 -1
1) "four"
2) "one"
3) "three"
4) "two"
5) "five"
127.0.0.1:6379> LTRIM LIST 1 3 #通过下标截取指定长度， LIST已被改变
OK
127.0.0.1:6379> LRANGE LIST 0 -1
1) "one"
2) "three"
3) "two"

rpop lpush,将列表右边元素移到另一个列表的左边

...
127.0.0.1:6379> rpush mylist "2"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> rpoplpush mylist myother  #移除列表中最后一个元素，将他add到新列表中
"2"
127.0.0.1:6379> lrange mylist 0 -1
1) "0"
2) "1"
127.0.0.1:6379> lrange myother 0 -1
1) "2"

lset list 0 item将下标为0的元素替换为item

127.0.0.1:6379> exists list    #判断列表是否存在
(integer) 0
127.0.0.1:6379> lset list 0 item  #如果不存在列表。则会报错
(error) ERR no such key
127.0.0.1:6379> lpush list value1
(integer) 1
127.0.0.1:6379> lrange list 0 0
1) "value1"
127.0.0.1:6379> lset list 0 item  #存在则更新下标
OK
127.0.0.1:6379> LSET list 1 other
(error) ERR index out of range

linsert 在指定值的前面或者后面插入具体值

127.0.0.1:6379> LPUSH list one
(integer) 1
127.0.0.1:6379> LPUSH list two
(integer) 2
127.0.0.1:6379> LINSERT list before two three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "three"
2) "two"
3) "one"
127.0.0.1:6379> LINSERT list AFTER two five
(integer) 4
127.0.0.1:6379> LRANGE list 0 -1
1) "three"
2) "two"
3) "five"
4) "one"

小结：
1.实际上是一个双向链表
2.key不存在，创建新链表
3.移除所有元素，相当于空链表，代表不存在
4.在两边插入或者改动值，效率高，中间元素，相对效率低
可以做消息队列

Hash

redis hash是一个String类型的field和value映射表，hash特别适合用来存储对象

set是一个简化的hash，只变动key，而value使用默认值填充，可以将一个Hash表作为一个对象存储，表中存放对象的信息

命令	作用
HSET key field value	将哈希表key的字段field的值设为value，重复设置则被覆盖，返回0
HMSET key field1 value1[field2 value2]…	同时将多个键值对设置到哈希表key中
HSETNX key field value	当字段不存在时，设置字段值
HEXISTS key field	查看哈希表key中field是否存在
HGET key field value	获取存储在field中的值
HMGET key field1 [field2…]	获取所有给定field的值
HGETALL key	获取在哈希表key的所有字段和值
HKEYS key	获取哈希表key中的所有field
HLEN key	获取哈希表中字段的数量
HVALS key	获取所有的值
HDEL key field1 [field2…]	删除哈希表key中的一个或多个field
HINCRBY key field n	为key中的指定field整数值加上增量n，并返回增量后结果一样只适用于整数型字段
HINCRBYFLOAT key field n	为key的指定字段的浮点数值加上增量n
HSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]	迭代哈希表中的键值对

Zset

有序集合，每一个元素都会关联一个double类型的分数，redis通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。socre相同，按字典顺序排序

有序集合成员是唯一的，但分数是可以重复的

应用案例：

• set排序 存储班级成绩表 工资表排序！
• 普通消息，1.重要消息 2.带权重进行判断
• 排行榜应用实现，取Top N测试