Redis是什么

Redis:REmote DIctionary Server(远程字典服务器) 是完全开源免费的，用C语言编写的，遵守BSD协议，是一个高性能的(key/value)分布式内存数据库，基于内存运行并支持持久化的NoSQL数据库，是当前最热门的NoSql数据库之一,也被人们称为数据结构服务器。 Redis 与其他 key - value 缓存产品有以下三个特点：

• Redis支持数据的持久化，可以将内存中的数据保持在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用；
• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储；
• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份；

为什么需要Redis

随着数据量的增长和读写数据压力不断增加，使用mySQL之类的数据库在高QPS的场景下是支撑不住的，所以需要想办法提高数据存取速度。数据存在内存中读取速度很快，所以Redis就应运而生。 热数据即经常访问的数据存放在Redis中，冷数据存储到磁盘中。

Redis基本工作原理

数据存放在内存中会面临一个问题，当服务器重启时，内存中的数据就会丢失。Redis实现了数据持久化。实现原理类似数据库的恢复技术

Redis4.0之后提供了混合持久化方式，也就是：采用RDB快照以一定频率执行保存数据，而在两次快照之间，使用AOF日志记录这期间的所有命令操作。

redis五大数据类型

string

string是redis最基本的类型，你可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value； string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。如jpg图片或者序列化的对象 ； string类型是Redis最基本的数据类型，一个redis中字符串value最多可以是512M；

set/get/del/append/strlen；
Incr/decr/incrby/decrby：一定要是数字才能进行加减；
getrange/setrange：

getrange：获取指定区间范围内的值，类似between and的关系从零到负一表示全部；
setrange：设置指定区间范围内的值，格式是setrange key 位置值 具体值；
setex(set with expire) 键 秒值 值/setnx(set if not exist) 键

setex：设置带过期时间的key，动态设置 : setex 键 秒值 真实值
setnx：只有在 key 不存在时设置 key 的值：setnx 键 值
mset/mget/msetnx

mset：同时设置一个或多个 key-value 对。
mget：获取所有(一个或多个)给定 key 的值。
msetnx：同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在（如果存在key，则都不会操作，因为msetnx是原子性型操作）。
getset：将给定 key 的值设为 value ，并返回 key 的旧值(old value)。简单一句话，先get然后立即set。

list

redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素导列表的头部（左边）或者尾部（右边）。它的底层实际是个链表。

lpush/rpush/lrange；
lpop/rpop，移除列表key的头/尾元素；
lindex，按照索引下标获得元素(从上到下)（格式：lindex key index）；
llen：返回列表 key 的长度（格式：llen key）；
lerm：根据参数 count 的值，移除列表中与参数 value 相等的元素（格式： lerm key count value）；

count > 0 : 从表头开始向表尾搜索，移除与 value 相等的元素，数量为 count 。
count < 0 : 从表尾开始向表头搜索，移除与 value 相等的元素，数量为 count 的绝对值。
count = 0 : 移除表中所有与 value 相等的值。
ltrim ，截取指定范围的值后再赋值给key（格式：ltrim key start stop）；
rpoplpush，移除列表的最后一个元素，并将该元素添加到另一个列表头部并返回（格式：rpoplpush source—key destination—key）；
lset，将列表 key 下标为 index 的元素的值设置为 value（格式：lset key index value）；
linsert，（格式：linsert key before|after pivot value）将值 value 插入到列表 key 当中，位于值 pivot 之前或之后；

当 pivot 不存在于列表 key 时，不执行任何操作。
当 key 不存在时， key 被视为空列表，不执行任何操作。
如果 key 不是列表类型，返回一个错误。

set

redis的set是string类型的无序集合。它是通过HashTable实现的。

sadd/smembers/sismember，格式：

sadd key member [member ...]
smembers key
sismember key member
scard：获取集合里面的元素个数（格式：scard key）；
srem：删除集合中元素（格式：srem key member [member ...]）；
srandmember，（格式：srandmember key [count]）（不会修改set集合）

如果命令执行时，只提供了 key 参数，那么返回集合中的一个随机元素；
如果 count 为正数，且小于集合基数，那么命令返回一个包含 count 个元素的数组，数组中的元素各不相同。如果 count 大于等于集合基数，那么返回整个集合；
如果 count 为负数，那么命令返回一个数组，数组中的元素可能会重复出现多次，而数组的长度为 count 的绝对值；
spop，移除并返回集合中的一个随机元素（格式：spop key）；
smove，（格式：smove source destination member）将 member 元素从 source 集合移动到 destination 集合；
数学集合类

差集：sdiff（格式：sdiff key [key ...]）
交集：sinter（格式：sinter key [key ...]）
并集：sunion（格式：sunion key [key ...]）

hash

redis的hash 是一个键值对集合； redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象； 类似Java里面的Map<String,Object>；

hset/hget/hmset/hmget/hgetall/hdel，格式：

hset key field value：将哈希表 key 中的域 field 的值设为 value ；
hget key field：返回哈希表 key 中给定域 field 的值；
hmset key field value [field value ...]：同时将多个 field-value (域-值)对设置到哈希表 key 中；
hmget key field [field ...]：返回哈希表 key 中，一个或多个给定域的值；
hgetall key：返回哈希表 key 中，所有的域和值；
hdel key field [field ...]：删除哈希表 key 中的一个或多个指定域，不存在的域将被忽略；
hlen，返回哈希表 key 中域的数量（格式：hlen key）；
hexists，查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在（格式：hexists key field）；
hkeys/hvals，格式：

hkeys key：返回哈希表 key 中的所有域；
hvals key：返回哈希表 key 中所有域的值；
hincrby/hincrbyfloat，格式：

hincrby key field increment：为哈希表 key 中的域 field 的值加上增量 increment；
hincrbyfloat key field increment：为哈希表 key 中的域 field 加上浮点数增量 increment ；
hsetnx，将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在（格式：hsetnx key field value）

zset(sorted set)

redis的zset 和 set 一样也是string类型元素的集合,且不允许重复的成员； 不同的是每个元素都会关联一个double类型的分数； redis正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。zset的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复；

zadd/zrange，格式：

zadd key score member [[score member] [score member] ...]：将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中；
zrange key start stop [WITHSCORES]：返回有序集 key 中，指定区间内的成员，其中成员的位置按 score 值递增(从小到大)来排列；
zrangebyscore：（格式：zrangebuscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]），返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员；
zrem：移除有序集 key 中的一个或多个成员，不存在的成员将被忽略（格式：zrem key member [member ...]）；
zcard/zcount /zrank/zscore，格式：

zcard key：返回有序集 key 的基数；
zcount key min max：返回有序集 key 中， score 值在 min 和 max 之间(默认包括 score 值等于 min 或 max )的成员的数量；
zrank key member：返回有序集 key 中成员 member 的排名。其中有序集成员按 score 值递增(从小到大)顺序排列，排名以 0 为底，也就是说， score 值最小的成员排名为 0 ；
zscore key member：返回有序集 key 中，成员 member 的 score 值；
zrevrank：返回有序集 key 中成员 member 的排名。其中有序集成员按 score 值递减(从大到小)排序，排名以 0 为底，也就是说， score 值最大的成员排名为 0 （格式：zrevrank key member）；
zrevrange：返回有序集 key 中，指定区间内的成员，其中成员的位置按 score 值递减(从大到小)来排列（格式：zrevrange key start stop [WITHSCORES]）；
zrevrangebyscore：返回有序集 key 中， score 值介于 max 和 min 之间(默认包括等于 max 或 min )的所有的成员。有序集成员按 score 值递减(从大到小)的次序排列（格式：zrevrangebyscore key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]）；

Redis应用案例

连续签到

key为用户ID，value为连续签到天数，利用Redis中的过期机制，设置expireAt：后天的0点，这样就会在指定的时间过期，过期后就会归零

消息通知

使用list作为消息队列，监听消息队列的头，有数据就取出来推送到ES。生成端使用lpush，消费端使用rpop逐条消费队列中的信息

计数

一个用户有多项计数需求，可通过hash结构存储

排行榜

积分变化时，排名要实时变更。使用zskiplist快速查找

限流

要求一秒内放行的请求为N，超过N则禁止访问

Key: comment_freq_limit_1671356046 对这个Key调用incr，超过限制N则禁止访问 1671356046 是当前时间戳

分布式锁

并发场景，要求一次只能有一个协程执行，执行完成后，其他等待中的协程才能执行。

可以使用redis的setnx实现，利用了两个特性

• redis时单线程执行命令
• setnx只有未设置过才能执行成功