Redis

1.初识Redis

Redis是一种键值型的NoSQL数据库，这里有两个关键字

• 键值型
• NoSQL

其中键值型是指Redis中存储的数据都是以Key-Value键值对的形式存储，而Value的形式多种多样，可以使字符串、数值甚至Json

 2.认识NoSQL

   NoSql可以翻译做Not Only Sql（不仅仅是SQL），或者是No Sql（非Sql的）数据库。是相对于传统关系型数据库而言，有很大差异的一种特殊的数据库，因此也称之为非关系型数据库。

        传统关系型数据库是结构化数据，每张表在创建的时候都有严格的约束信息，如字段名、字段数据类型、字段约束等，插入的数据必须遵循这些约束

        2.1结构化与非结构化

传统关系型数据库是结构化数据，每张表在创建的时候都有严格的约束信息，如字段名、字段数据类型、字段约束等，插入的数据必须遵循这些约束

而NoSQL则对数据库格式没有约束，可以是键值型，也可以是文档型，甚至是图格式

       2.2 关联与非关联

传统数据库的表与表之间往往存在关联，例如外键约束
而非关系型数据库不存在关联关系，要维护关系要么靠代码中的业务逻辑，要么靠数据之间的耦合

      2.3查询方式

传统关系型数据库会基于Sql语句做查询，语法有统一的标准

SELECT id, age FROM tb_user WHERE id = 1

而不同的非关系型数据库查询语法差异极大

Redis: get user:1 MongoDB: db.user.find({_id: 1}) elasticsearch: GET http://localhost:9200/users/1

事务

传统关系型数据库能满足事务的ACID原则(原子性、一致性、独立性及持久性)
而非关系型数据库汪汪不支持事务，或者不能要个保证ACID的特性，只能实现计本的一致性

总结

	SQL	NoSQL
数据结构	结构化(Structured)	非结构化
数据关联	关联的(Relational)	无关联的
查询方式	SQL查询	非SQL
事务特性	ACID	BASE
存储方式	磁盘	内存
扩展性	垂直	水平
使用场景	1）数据结构固定 2)对一致性、安全性要求不高	1)数据结构不固定 2)相关业务对数据安全性、一致性要求较高 3）对性能要求

• 存储方式
  • 关系型数据库基于磁盘进行存储，会有大量的磁盘IO，对性能有一定影响
  • 非关系型数据库，他们的操作更多的是依赖于内存来操作，内存的读写速度会非常快，性能自然会好一些

• 扩展性
  • 关系型数据库集群模式一般是主从，主从数据一致，起到数据备份的作用，称为垂直扩展。
  • 非关系型数据库可以将数据拆分，存储在不同机器上，可以保存海量数据，解决内存大小有限的问题。称为水平扩展。
  • 关系型数据库因为表之间存在关联关系，如果做水平扩展会给数据查询带来很多麻烦

 

3.认识Redis

Redis诞生于2009年，全称是Remote Dictionary Server远程词典服务器，是一个基于内存的键值型NoSQL数据库。

特征：

• 键值(Key-Value)型，Value支持多种不同的数据结构，功能丰富
• 单线程，每个命令具有原子性
• 低延迟，速度快(基于内存、IO多路复用、良好的编码)
• 支持数据持久化
• 支持主从集群、分片集群
• 支持多语言客户端

 

 Redis桌面客户端

安装完成Redis，我们就可以操作Redis，实现数据的CRUD了。这需要用到Redis客户端，包括：

• 命令行客户端
• 图形化桌面客户端（resp软件）
• 编程客户端（就是做项目写代码的地方）

1.Redis命令行客户端

Redis安装完成后就自带了命令行客户端：redis-cli，使用方式如下：

redis-cli [options] [commonds]

其中常见的options有：

• -h 127.0.0.1：指定要连接的redis节点的IP地址，默认是127.0.0.1
• -p 6379：指定要连接的redis节点的端口，默认是6379
• -a 123321：指定redis的访问密码

其中的commonds就是Redis的操作命令，例如：

• ping：与redis服务端做心跳测试，服务端正常会返回`pong

2.图形化桌面客户端

安装包：Releases · lework/RedisDesktopManager-Windows · GitHub

Redis默认有16个仓库，编号从0至15. 通过配置文件可以设置仓库数量，但是不超过16，并且不能自定义仓库名称。

如果是基于redis-cli连接Redis服务，可以通过select命令来选择数据库：

## 选择0号数据库 select 0

4.Redis常用命令

Redis是典型的key-value数据库，key一般是字符串，而value包含很多不同的数据类型

4.1Redis通用命令

常用的通用命令有以下几个

命令	描述
KEYs pattern	查找所有符合给定模式(pattern)的key
EXISTs key	检查给定key是否存在
TYPE key	返回key所储存的值的类型
TTL key	返回给定key的剩余生存时间(TTL, time to live)，以秒为单位
DEL key	该命令用于在key存在是删除key

• KEYS：查看符合模板的所有key
  • 不建议在生产环境设备上使用，因为Redis是单线程的，执行查询的时候会阻塞其他命令，当数据量很大的时候，使用KEYS进行模糊查询，效率很差
• DEL：删除一个指定的key
  • 也可以删除多个key，DEL name age，会将name和age都删掉
• EXISTS：判断key是否存在
  • EXISTS name，如果存在返回1，不存在返回0
• EXPIRE：给一个key设置有效期，有效期到期时该key会被自动删除
  • EXPIRE name 20，给name设置20秒有效期，到期自动删除
• TTL：查看一个key的剩余有效期(Time-To-Live)
  • TTL name，查看name的剩余有效期，如果未设置有效期，则返回-1

4.2 String类型

String类型，也就是字符串类型，是Redis中最简单的存储类型
其value是字符串，不过根据字符串的格式不同，又可以分为3类

• string：普通字符串
• int：整数类型，可以做自增、自减操作
• float：浮点类型，可以做自增、自减操作
  不管是哪种格式，底层都是字节数组形式存储，只不过是编码方式不同，字符串类型的最大空间不能超过512M

4.2.1 String的常用命令

String的常用命令有

命令	描述
SET	添加或者修改一个已经存在的String类型的键值对
GET	根据key获取String类型的value
MEST	批量添加多个String类型的键值对
MGET	根据多个key获取多个String类型的value
INCR	让一个整形的key自增1
INCRBY	让一个整形的key自增并指定步长值，例如：incrby num 2，让num值自增2
INCRBYFLOAT	让一个浮点类型的数字自增并指定步长值
SETNX	添加一个String类型的键值对，前提是这个key不存在，否则不执行，可以理解为真正的新增
SETEX	添加一个String类型的键值对，并指定有效期

4.2.2 Key结构

• Redis没有类似MySQL中Table的概念，那么我们该如何区分不同类型的Key呢？
• 例如：需要存储用户、商品信息到Redis，有一个用户的id是1，有一个商品的id恰好也是1，如果此时使用id作为key，那么就回冲突，该怎么办？
• 我们可以通过给key添加前缀加以区分，不过这个前缀不是随便加的，有一定的规范
  • Redis的key允许有多个单词形成层级结构，多个单词之间用:隔开，格式如下

• 项目名:业务名:类型:id

  • 这个格式也并非是固定的，可以根据自己的需求来删除/添加词条，这样我们就可以把不同数据类型的数据区分开了，从而避免了key的冲突问题
  • 例如我们的项目名叫reggie，有user和dish两种不同类型的数据，我们可以这样定义key
    • user相关的key：reggie:user:1
    • dish相关的key：reggie:dish:1
• 如果value是一个Java对象，例如一个User对象，则可以将对象序列化为JSON字符串后存储

KEY	VALUE
reggie:user:1	{“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21}
reggie:dish:1	{“id”:1, “name”: “鲟鱼火锅”, “price”: 4999}

• 并且在Redis的桌面客户端中，也会以相同前缀作为层次结构，让数据看起来层次分明，关系清晰

4.2.3 Hash类型

• Hash类型，也叫散列，其中value是一个无序字典，类似于Java中的HashMap结构
• String结构是将对象序列化为JSON字符串后存储，当我们要修改对象的某个属性值的时候很不方便

KEY	VALUE
reggie:user:1	{“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21}
reggie:dish:1	{“id”:1, “name”: “鲟鱼火锅”, “price”: 4999}

• Hash结构可以将对象中的每个字段独立存储，可以针对单个字段做CRUD

KEY	VALUE
	field	value
reggie:user:1	name	Jack
	age	21
reggie:user:2	name	Rose
	age	18

• Hash的常用命令有

命令	描述
HSET key field value	添加或者修改hash类型key的field的值
HGET key field	获取一个hash类型key的field的值
HMSET	批量添加多个hash类型key的field的值
HMGET	批量获取多个hash类型key的field的值
HGETALL	获取一个hash类型的key中的所有的field和value
HKEYS	获取一个hash类型的key中的所有的field
HINCRBY	让一个hash类型key的字段值自增并指定步长
HSETNX	添加一个hash类型的key的field值，前提是这个field不存在，否则不执行

4.2.4 List类型

• Redis中的List类型与Java中的LinkedList类似，可以看做是一个双向链表结构。既可以支持正向检索和也可以支持反向检索。

• 特征也与LinkedList类似：

  • 有序
  • 元素可以重复
  • 插入和删除快
  • 查询速度一般

• 常用来存储一个有序数据，例如：朋友圈点赞列表，评论列表等。

• List的常见命令有：

命令	描述
LPUSH key element …	向列表左侧插入一个或多个元素
LPOP key	移除并返回列表左侧的第一个元素，没有则返回nil
RPUSH key element …	向列表右侧插入一个或多个元素
RPOP key	移除并返回列表右侧的第一个元素
LRANGE key star end	返回一段角标范围内的所有元素
BLPOP和BRPOP	与LPOP和RPOP类似，只不过在没有元素时等待指定时间，而不是直接返回nil

4.2.5 Set类型

• Redis的Set结构与Java中的HashSet类似，可以看做是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表，因此具备与HashSet类似的特征：
  • 无序
  • 元素不可重复
  • 查找快
  • 支持交集、并集、差集等功能
• Set的常见命令有：

命令	描述
SADD key member …	向set中添加一个或多个元素
SREM key member …	移除set中的指定元素
SCARD key	返回set中元素的个数
SISMEMBER key member	判断一个元素是否存在于set中
SMEMBERS	获取set中的所有元素
SINTER key1 key2 …	求key1与key2的交集
SUNION key1 key2 …	求key1与key2的并集
SDIFF key1 key2 …	求key1与key2的差集

练习题：

1. 将下列数据用Redis的Set集合来存储：

• 张三的好友有：李四、王五、赵六

127.0.0.1:6379> sadd zhangsan lisi wangwu zhaoliu (integer) 3

• 李四的好友有：王五、麻子、二狗

127.0.0.1:6379> sadd lisi wangwu mazi ergou (integer) 3

1. 利用Set的命令实现下列功能：

• 计算张三的好友有几人

127.0.0.1:6379> scard zhangsan (integer) 3

• 计算张三和李四有哪些共同好友

127.0.0.1:6379> sinter zhangsan lisi 1) "wangwu"

• 查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友

127.0.0.1:6379> sdiff zhangsan lisi 1) "zhaoliu" 2) "lisi"

• 查询张三和李四的好友总共有哪些人

127.0.0.1:6379> sunion zhangsan lisi 1) "wangwu" 2) "zhaoliu" 3) "ergou" 4) "lisi" 5) "mazi"

• 判断李四是否是张三的好友

127.0.0.1:6379> sismember zhangsan lisi (integer) 1

• 判断张三是否是李四的好友

127.0.0.1:6379> sismember lisi zhangsan (integer) 0

• 将李四从张三的好友列表中移除

127.0.0.1:6379> srem zhangsan lisi (integer) 1

4.2.6 SortedSet类型

• Redis的SortedSet是一个可排序的set集合，与Java中的TreeSet有些类似，但底层数据结构却差别很大。SortedSet中的每一个元素都带有一个score属性，可以基于score属性对元素排序，底层的实现是一个跳表（SkipList）加 hash表。
• SortedSet具备下列特性：
  • 可排序
  • 元素不重复
  • 查询速度快
• 因为SortedSet的可排序特性，经常被用来实现排行榜这样的功能。
• SortedSet的常见命令有：

命令	描述
ZADD key score member	添加一个或多个元素到sorted set ，如果已经存在则更新其score值
ZREM key member	删除sorted set中的一个指定元素
ZSCORE key member	获取sorted set中的指定元素的score值
ZRANK key member	获取sorted set 中的指定元素的排名
ZCARD key	获取sorted set中的元素个数
ZCOUNT key min max	统计score值在给定范围内的所有元素的个数
ZINCRBY key increment member	让sorted set中的指定元素自增，步长为指定的increment值
ZRANGE key min max	按照score排序后，获取指定排名范围内的元素
ZRANGEBYSCORE key min max	按照score排序后，获取指定score范围内的元素
ZDIFF、ZINTER、ZUNION	求差集、交集、并集

注意：所有的排名默认都是升序，如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可，例如：

• 升序获取sorted set 中的指定元素的排名：ZRANK key member
• 降序获取sorted set 中的指定元素的排名：ZREVRANK key memeber

• 练习题：
  • 将班级的下列学生得分存入Redis的SortedSet中：
  • Jack 85, Lucy 89, Rose 82, Tom 95, Jerry 78, Amy 92, Miles 76

127.0.0.1:6379> zadd stu 85 Jack 89 Lucy 82 Rose 95 Tom 78 Jerry 92 Amy 76 Miles (integer) 7

• 并实现下列功能：
  • 删除Tom同学

127.0.0.1:6379> zrem stu Tom (integer) 1

• 获取Amy同学的分数

127.0.0.1:6379> zscore stu Amy "92"

• 获取Rose同学的排名

127.0.0.1:6379> zrank stu Rose (integer) 2

• 查询80分以下有几个学生

127.0.0.1:6379> zcount stu 0 80 (integer) 2

• 给Amy同学加2分

127.0.0.1:6379> zincrby stu 2 Amy "94"

• 查出成绩前3名的同学

127.0.0.1:6379> zrange stu 0 2 1) "Miles" 2) "Jerry" 3) "Rose"

• 查出成绩80分以下的所有同学

127.0.0.1:6379> zrangebyscore stu 0 80
1) "Miles"
2) "Jerry"

5.Redis的Java客户端

• 目前主流的Redis的Java客户端有三种
  • Jedis和Lettuce：这两个主要是提供了Redis命令对应的API，方便我们操作Redis，而SpringDataRedis又对这两种做了抽象和封装，因此我们后期会直接以SpringDataRedis来学习。
  • Redisson：是在Redis基础上实现了分布式的可伸缩的java数据结构，例如Map、Queue等，而且支持跨进程的同步机制：Lock、Semaphore等待，比较适合用来实现特殊的功能需求。