2.1、预备

全局命令

1. 查看所有键

   keys *

   下面插入了3对字符串类型的键值对：

   127.0.0.1:6379> set hello world
   OK
   127.0.0.1:6379> set java jedis
   OK
   127.0.0.1:6379> set python redis-py
   OK
   

   key *命令会将所有的键输出：

   127.0.0.1:6379> key *
   1) "python"
   2) "java"
   3) "hello"
   

2. 键总数

   dbsize

   下面插入一个列表类型的键值对（值是多个元素组成）：

   127.0.0.1:6379> rpush mylist a b c d e f g
   (integer) 7
   

   dbsize 命令会返回当前数据库中键的总数。例如当前数据库有4个键，分别是
   hello、java、python、mylist，所以dbsize的结果是4：

   127.0.0.1:6379> dbsize
   (integer) 4
   

   dbsize命令在计算键总数时不会遍历所有的键，而是直接获取Redis内置的键总
   数变量，所以dbsize命令的时间复杂度是O(1)。而keys命令会遍历所有键，所
   以它的时间复杂度是O(n),当Redis保存了大量键时，线上环境禁止使用。

3. 检查键是否存在

   exists key

   如果键存在则返回1，不存在则返回0：

   127.0.0.1:6379> exists java
   (integer) 1
   127.0.0.1:6379> exists not_exists_key
   (integer) 0
   

4. 删除键

   del key [key ...]

   del是一个通用命令，无论值是什么数据结构类型，del命令都可以将其删除，
   例如下面将字符串类型的键java和列表类型的键mylist分别删除：

   127.0.0.1:6379> del java
   (integer) 1
   127.0.0.1:6379> exists java
   (integer) 0
   127.0.0.1:6379> del mylist
   (integer) 1
   127.0.0.1:6379> exists mylist
   (integer) 0
   

   返回结果为成功删除键的个数，假设删除一个不存在的键，就会返回0：

   127.0.0.1:6379> del not_exists_key
   (integer) 0
   

   同时del命令可以支持删除多个键：

   127.0.0.1:6379> set a 1
   OK
   127.0.0.1:6379> set b 2
   OK
   127.0.0.1:6379> set c 3
   OK
   127.0.0.1:6379> del a b c
   (integer) 3
   

5. 键过期

   expire key seconds

   Redis支持对键添加过期时间，当超过过期时间后，会自动删除键，例如为键
   hello设置了10秒过期时间：

   127.0.0.1:6379> set hello world
   OK
   127.0.0.1:6379> expire hello 10
   (integer) 1
   

   ttl命令返回键的生育过期时间，它有3中返回值：

   • 大于等于0的整数：键剩余的过期时间。
   • -1：键没设置过期时间。
   • -2：键不存在

   可以通过ttl命令观察键hello的剩余过期时间：

   # 还剩7秒
   127.0.0.1:6379> ttl hello
   (integer) 7
   ...
   # 还剩1秒
   127.0.0.1:6379> ttl hello
   (integer) 1
   # 返回结果为-2，说明键hello已经被删除
   127.0.0.1:6379> ttl hello
   (integer) -2
   127.0.0.1:6379> get hello
   (nil)
   

6. 键的数据结构类型

   type key

   例如键hello是字符串类型，返回结果为string。键mylist是列表类型，返回
   结果为list：

   127.0.0.1:6379> set a b
   OK
   127.0.0.1:6379> type a
   string
   127.0.0.1:6379> rpush mylist a b c d e f g
   (integer) 7
   127.0.0.1:6379> type mylist
   list
   

   如果键不存在，则返回none:

   127.0.0.1:6379> type not_exists_key
   none
   

数据结构和内部编码

1. 数据结构和内部编码

   type命令实际返回的就是当前键的数据结构类型，他们分别是：string（字符
   串）、hash（哈希）、list（列表）、set（集合）、zset（有序集合），但
   这些只是Redis 对外的数据结构。

   实际上每种数据结构都有自己底层的内部编码实现，而且是多种实现。

   2019-03-27-23-59-27.png

   可以看到每种数据结构都有两种以上的内部编码实现，可以通过
   object encoding命令查询内部编码：

   127.0.0.1:6379> object encoding hello
   "embstr"
   127.0.0.1:6379> object encoding mylist
   "ziplist"
   

   可以看到键hello对应值的内部编码是embstr，键mylist对应值的内部编码
   是：ziplist。

   Redis这样设计有两个有好处：第一，可以改进内部编码，而对外的数据结构和
   命令没有影响，这样一旦开发出更优秀的内部编码，无需改动外部数据结构和
   命令，例如Redis3.2提供了quicklist，结合了ziplist和linkedlist两者的
   优势，而列表类型提供了一种更为优秀的内部编码实现，而对外部用户来说基本
   感知不到。第二，多种内部编码实现可以在不同场景下发挥各自优势，例如
   ziplist比较省内存，但是在列表元素比较多的情况下，性能会有所下降，这时
   候Redis会根据配置选项将列表类型的内部实现转换为linkedlist。

单线程架构

1. 引出单线程模型

   现在开启了三个redis-cli客户端同事执行命令。
   客户端1设置一个字符串键值对：

   127.0.0.1:6379> set hello world

   客户端2对counter做自增操作：

   127.0.0.1:6379> incr counter

   客户端3对counter做自增操作：

   127.0.0.1:6379> incr counter

   Redis每次客户端调用都经历了发送命令、执行命令、返回结果三个过程。

   其中第2步是重点研究的，因为Redis是单线程来处理命令的，所以一条命令从
   客户端达到服务端不会立刻被执行，所有命令都会进入一个队列中，然后逐个
   被执行。所以上面3个客服端命令执行顺序是不确定的，但是可以确定不会有
   两条命令同时被执行，所以两条incr命令无论怎么执行最终结果都是2，不会产
   生并发问题，这就是Redis单线程的基础模型。但是像发送命令、返回结果、命
   令排队肯定不像描述的这么简单，Redis使用I/O多路复用技术解决I/O问题。

2. 为什么单线程还能这么快

   通常来讲，单线程处理能力要比多线程差，Redis使用单线程模型会达到每秒万
   级别的处理能力原因有三点：

   1. 纯内存访问，Redis将所有数据放在内存中，内存的响应时长大约为100纳
      秒，这是Redis达到每秒万级别访问的重要基础。

   2. 非阻塞I/O，Redis使用epoll作为I/O多路复用技术的实现，再加上Redis
      自身的事件处理模型将epoll中的连接、读写、关闭都转换为时间，不在网络
      I/O上浪费过多的时间。

   3. 单线程避免了线程切换和竞态产生的消耗。既然采用单线程就能达到如此高
      的性能，那么也不失为一种不错的选择，因为单线程能带来几个好处：第一，单
      线程可以简化数据结构和算法的实现。如果对高级编程语言熟悉的读者应该了解
      并发数据结构实现不但困难而且开发测试比较麻烦。第二，单线程避免了线程切
      换和竞态产生的消耗，对于服务端开发来说，锁和线程切换通常是性能杀手。

   但是单线程会有一个问题：对于每个命令的执行时间是有要求的。如果某个命令
   时间执行过长，会造成其他命令的阻塞，对于Redis这种高性能的服务来说是致
   命的，所以Redis是面向快速执行场景的数据库。