【吃透Redis(一)】-常用数据结构与高性能原理篇

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前言

1、本系列用的是reids 5.x版本

2、吃透Redis系列的开始,希望大家有所收获~

一、Redis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decrement

String 应用场景

  • 单值缓存
SET  key  value 	
GET  key
  • 对象缓存
SET  user:1  value(json格式数据)
MSET  user:1:name  curtis   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

(2)Hash结构

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 ke  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

应用场景

  • 对象缓存
HMSET user {userId}:name curtis {userId}:balance  1888
HMSET user 1:name curtis 1:balance  1888
HMGET user 1:name 1:balance  
  • 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

结构优缺点

  • 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

    1. 过期功能不能使用在field上,只能用在key上
    2. Redis集群架构下不适合大规模使用

(3)List结构

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

image.png

常用数据结构
Stack(栈) = LPUSH + LPOP
Queue(队列)= LPUSH + RPOP
Blocking MQ(阻塞队列)= LPUSH + BRPOP

(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

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}
  1. 查看参与抽奖所有用户
SMEMBERS key	  
  1. 抽取count名中奖者
SRANDMEMBER key [count] / SPOP key [count]

二、Reids高性能

Redis是单线程吗?

Redis 的单线程主要是指 Redis 的网络 IO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