Redis核心数据结构与高性能原理
Redis安装
下载地址：http://redis.io/download
安装步骤：
# 安装gcc
yum install gcc
# 把下载好的redis-5.0.3.tar.gz放在/usr/local文件夹下，并解压
wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz
tar -zxvf redis-5.0.3.tar.gz
cd redis-5.0.3
# 进入到解压好的redis-5.0.3目录下，进行编译与安装
make
# 修改配置
daemonize yes #后台启动
protected-mode no #关闭保护模式，开启的话，只有本机才可以访问redis
# 需要注释掉bind
#bind 127.0.0.1（bind绑定的是自己机器网卡的ip，如果有多块网卡可以配多个ip，代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问，内网一般可以不配置bind，注释掉即可）
# 启动服务
src/redis-server redis.conf
# 验证启动是否成功
ps -ef | grep redis
# 进入redis客户端
src/redis-cli
# 退出客户端
quit
# 退出redis服务：
（1）pkill redis-server
（2）kill 进程号
（3）src/redis-cli shutdown Redis的单线程和高性能
Redis是单线程吗？
Redis 的单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的，这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。但 Redis 的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的。
Redis 单线程为什么还能这么快？
因为它所有的数据都在内存中，所有的运算都是内存级别的运算，而且单线程避免了多线程的切换性能损耗问题。正因为 Redis 是单线程，所以要小心使用 Redis 指令，对于那些耗时的指令(比如keys)，一定要谨慎使用，一不小心就可能会导致 Redis 卡顿。
Redis 单线程如何处理那么多的并发客户端连接？
Redis的IO多路复用：redis利用epoll来实现IO多路复用，将连接信息和事件放到队列中，依次放到文件事件分派器，事件分派器将事件分发给事件处理器。
五种数据结构
1、string结构
字符串常用操作
SET key value //存入字符串键值对
MSET key value [key value ...] //批量存储字符串键值对
SETNX key value //存入一个不存在的字符串键值对
GET key //获取一个字符串键值
MGET key [key ...] //批量获取字符串键值
DEL key [key ...] //删除一个键
EXPIRE key seconds //设置一个键的过期时间(秒)
原子加减
INCR key //将key中储存的数字值加1
DECR key //将key中储存的数字值减1
INCRBY key increment //将key所储存的值加上increment
DECRBY key decrement //将key所储存的值减去decrementstring 应用场景
单值缓存
SET key value
GET key
对象缓存
1) SET user:1 value(json格式数据)
2) MSET user:1:name zhuge user:1:balance 1888
MGET user:1:name user:1:balance
分布式锁
SETNX product:10001 true //返回1代表获取锁成功
SETNX product:10001 true //返回0代表获取锁失败
。。。执行业务操作
DEL product:10001 //执行完业务释放锁
SET product:10001 true ex 10 nx //防止程序意外终止导致死锁
计数器
INCR article:readcount:{文章id}
GET article:readcount:{文章id}
Web集群session共享
spring session + redis实现session共享
分布式系统全局序列号
INCRBY orderId 1000 //redis批量生成序列号提升性能
Hash结构
Hash常用操作
HSET key field value //存储一个哈希表key的键值
HSETNX key field value //存储一个不存在的哈希表key的键值
HMSET key field value [field value ...] //在一个哈希表key中存储多个键值对
HGET key field //获取哈希表key对应的field键值
HMGET key field [field ...] //批量获取哈希表key中多个field键值
HDEL key field [field ...] //删除哈希表key中的field键值
HLEN key //返回哈希表key中field的数量
HGETALL key //返回哈希表key中所有的键值
HINCRBY key field increment //为哈希表key中field键的值加上增量increment
Hash应该场景
电商购物车
1）以用户id为key
2）商品id为field
3）商品数量为value
购物车操作
添加商品hset cart:1001 10088 1
增加数量hincrby cart:1001 10088 1
商品总数hlen cart:1001
删除商品hdel cart:1001 10088
获取购物车所有商品hgetall cart:1001
Hash结构的优缺点
优点
1）同类数据归类整合储存，方便数据管理
2）相比string操作消耗内存与cpu更小
3）相比string储存更节省空间
缺点
过期功能不能使用在field上，只能用在key上
Redis集群架构下不适合大规模使用
List结构
List常用操作
LPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表头(最左边)
RPUSH key value [value ...] //将一个或多个值value插入到key列表的表尾(最右边)
LPOP key //移除并返回key列表的头元素
RPOP key //移除并返回key列表的尾元素
LRANGE key start stop //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定
BLPOP key [key ...] timeout //从key列表表头弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待 timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
BRPOP key [key ...] timeout //从key列表表尾弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待 timeout秒,如果timeout=0,一直阻塞等待
List应用场景
常用数据结构
Stack(栈) = LPUSH + LPOP
Queue(队列）= LPUSH + RPOP
Blocking MQ(阻塞队列）= LPUSH + BRPOP
微博消息和微信公号消息
小明关注了MacTalk，备胎说车等大V
1）MacTalk发微博，消息ID为10018
LPUSH msg:{小明-ID} 10018
2）备胎说车发微博，消息ID为10086
LPUSH msg:{小明-ID} 10086
3）查看最新微博消息
LRANGE msg:{小明-ID} 0 4
Set结构
Set常用操作
SADD key member [member ...] //往集合key中存入元素，元素存在则忽略，
若key不存在则新建
SREM key member [member ...] //从集合key中删除元素
SMEMBERS key //获取集合key中所有元素
SCARD key //获取集合key的元素个数
SISMEMBER key member //判断member元素是否存在于集合key中
SRANDMEMBER key [count] //从集合key中选出count个元素，元素不从key中删除
SPOP key [count] //从集合key中选出count个元素，元素从key中删除
Set运算操作
SINTER key [key ...] //交集运算
SINTERSTORE destination key [key ..] //将交集结果存入新集合destination中
SUNION key [key ..] //并集运算
SUNIONSTORE destination key [key ...] //将并集结果存入新集合destination中
SDIFF key [key ...] //差集运算
SDIFFSTORE destination key [key ...] //将差集结果存入新集合destination中
Set应用场景
微信抽奖小程序
1）点击参与抽奖加入集合
SADD key {userlD}
2）查看参与抽奖所有用户
SMEMBERS key
3）抽取count名中奖者
SRANDMEMBER key [count] / SPOP key [count]
微信微博点赞，收藏，标签
1) 点赞
SADD like:{消息ID} {用户ID}
2) 取消点赞
SREM like:{消息ID} {用户ID}
3) 检查用户是否点过赞
SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}
4) 获取点赞的用户列表
SMEMBERS like:{消息ID}
5) 获取点赞用户数
SCARD like:{消息ID}
集合操作
SINTER set1 set2 set3 { c }
SUNION set1 set2 set3 { a,b,c,d,e }
SDIFF set1 set2 set3 { a }
集合操作实现微博微信关注模型
1) 小明老师关注的人:
xiaomingSet-> {xiaohong, xushu}
2) 杨过老师关注的人:
yangguoSet--> {xiaoming, baiqi, xiaohong, xushu}
3) 小红老师关注的人:
xiaohongSet-> {xiaoming, yangguo, baiqi, xushu, xunyu)
4) 我和杨过老师共同关注:
SINTER xiaomingSet yangguoSet--> {xiaohong, xushu}
5) 我关注的人也关注他(杨过老师):
SISMEMBER xiaohongSet yangguo
SISMEMBER xushuSet yangguo
6) 我可能认识的人:
SDIFF yangguoSet xiaomingSet->(xiaoming, baiqi}
集合操作实现电商商品筛选
SADD brand:huawei P40
SADD brand:xiaomi mi-10
SADD brand:iPhone iphone12
SADD os:android P40 mi-10
SADD cpu:brand:intel P40 mi-10
SADD ram:8G P40 mi-10 iphone12
SINTER os:android cpu:brand:intel ram:8G {P40，mi-10}
五集合种数据五种数据结构结构
Zset有序集合结构
ZSet常用操作
ZADD key score member [[score member]…] //往有序集合key中加入带分值元素
ZREM key member [member …] //从有序集合key中删除元素
ZSCORE key member //返回有序集合key中元素member的分值
ZINCRBY key increment member //为有序集合key中元素member的分值加上increment
ZCARD key //返回有序集合key中元素个数
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] //正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] //倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
Zset集合操作
ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...] //并集计算
ZINTERSTORE destkey numkeys key [key …] //交集计算
Zset的应用场景
Zset集合操作实现排行榜
1）点击新闻
ZINCRBY hotNews:20190819 1 守护香港
2）展示当日排行前十
ZREVRANGE hotNews:20190819 0 9 WITHSCORES
3）七日搜索榜单计算
ZUNIONSTORE hotNews:20190813-20190819 7
hotNews:20190813 hotNews:20190814... hotNews:20190819
4）展示七日排行前十
ZREVRANGE hotNews:20190813-20190819 0 9 WITHSCORES
ZSet有序集合结构
ZSet有序集合结构
ZSet有序集合结Zset构