Redis 安装及入门

Redis简介

Redis是一个开源的使用ANSI C语言编写、支持网络、可基于内存亦可持久化的日志型、Key-Value数据库，并提供多种语言的API。

Docker方式安装Redis

# 拉取 redis 镜像
docker pull redis
# 运行 redis 容器(--name="xxx": 为容器指定一个名称，-d: 后台运行容器，并返回容器ID，-p: 端口映射，格式为：主机(宿主)端口:容器端口)
docker run --name myredis -d -p6379: redis
# 执行容器中的 redis-cli，可以直接使用命令行操作 redis(-i :即使没有附加也保持STDIN 打开,-t :分配一个伪终端)
docker exec -it myredis redis-cli

直接安装Redis

# mac
brew install redis
# ubuntu
apt-get install redis
# redhat
yum install redis
# 运行客户端
redis-cli

Redis基础数据结构

Redis 有 5 种基础数据结构，分别为：string (字符串)、list (列表)、set (集合)、hash (哈希) 和 zset (有序集合)。

string (字符串)

字符串 string 是 Redis 最简单的数据结构。Redis 所有的数据结构都是以唯一的 key 字符串作为名称，然后通过这个唯一 key 值来获取相应的 value 数据。不同类型的数据结构的差异就在于 value 的结构不一样。

Redis 的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于 Java 的 ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配，如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间 capacity(容量) 一般要高于实际字符串长度 len。当字符串长度小于 1M 时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过 1M，扩容时一次只会多扩 1M 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512M。

基本操作：

> set name codehole
OK
> get name
"codehole"
> exists name
(integer)
> del name
(integer)
> get name
(nil)

list (列表)

Redis 的列表相当于 Java 语言里面的 LinkedList，注意它是链表而不是数组。这意味着 list 的插入和删除操作非常快，时间复杂度为 O(1)，但是索引定位很慢，时间复杂度为 O(n)，这点让人非常意外。

Redis 的列表结构常用来做异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串塞进 Redis 的列表，另一个线程从这个列表中轮询数据进行处理。

基本操作：

> rpush books python java golang
(integer)
> llen books
(integer)
> lpop books
"python"
> lpop books
"java"
> lpop books
"golang"
> lpop books
(nil)

快速列表：

如果再深入一点，你会发现 Redis 底层存储的还不是一个简单的 linkedlist，而是称之为快速链表 quicklist 的一个结构。 首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是 ziplist，也即是压缩列表。它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存。当数据量比较多的时候才会改成 quicklist。因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间，而且会加重内存的碎片化。比如这个列表里存的只是 int 类型的数据，结构上还需要两个额外的指针 prev 和 next 。所以 Redis 将链表和 ziplist 结合起来组成了 quicklist。也就是将多个 ziplist 使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。

hash (字典)

Redis 的字典相当于 Java 语言里面的 HashMap，它是无序字典。内部实现结构上同 Java 的 HashMap 也是一致的，同样的数组 + 链表二维结构。第一维 hash 的数组位置碰撞时，就会将碰撞的元素使用链表串接起来。

不同的是，Redis 的字典的值只能是字符串，另外它们 rehash 的方式不一样，因为 Java 的 HashMap 在字典很大时，rehash 是个耗时的操作，需要一次性全部 rehash。Redis 为了高性能，不能堵塞服务，所以采用了渐进式 rehash 策略。

基本操作：

> hset books java "think in java"  # 命令行的字符串如果包含空格，要用引号括起来
(integer)
> hset books golang "concurrency in go"
(integer)
> hset books python "python cookbook"
(integer)
> hgetall books  # entries()，key 和 value 间隔出现
) "java"
) "think in java"
) "golang"
) "concurrency in go"
) "python"
) "python cookbook"
> hlen books
(integer)
> hget books java
"think in java"
> hset books golang "learning go programming"  # 因为是更新操作，所以返回
(integer)
> hget books golang
"learning go programming"
> hmset books java "effective java" python "learning python" golang "modern golang programming"  # 批量 set
OK

set (集合)

Redis 的集合相当于 Java 语言里面的 HashSet，它内部的键值对是无序的唯一的。它的内部实现相当于一个特殊的字典，字典中所有的 value 都是一个值NULL。

基本操作：

> sadd books python
(integer)
> sadd books python  #  重复
(integer)
> sadd books java golang
(integer)
> smembers books  # 注意顺序，和插入的并不一致，因为 set 是无序的
) "java"
) "python"
) "golang"
> sismember books java  # 查询某个 value 是否存在，相当于 contains(o)
(integer)
> sismember books rust
(integer)
> scard books  # 获取长度相当于 count()
(integer)
> spop books  # 弹出一个
"java"

zset (有序集合)

zset 可能是 Redis 提供的最为特色的数据结构，它也是在面试中面试官最爱问的数据结构。它类似于 Java 的 SortedSet 和 HashMap 的结合体，一方面它是一个 set，保证了内部 value 的唯一性，另一方面它可以给每个 value 赋予一个 score，代表这个 value 的排序权重。它的内部实现用的是一种叫做「跳跃列表」的数据结构。

基本操作：

> zadd books 9.0 "think in java"
(integer)
> zadd books 8.9 "java concurrency"
(integer)
> zadd books 8.6 "java cookbook"
(integer)
> zrange books  -  # 按 score 排序列出，参数区间为排名范围
) "java cookbook"
) "java concurrency"
) "think in java"
> zrevrange books  -  # 按 score 逆序列出，参数区间为排名范围
) "think in java"
) "java concurrency"
) "java cookbook"
> zcard books  # 相当于 count()
(integer)
> zscore books "java concurrency"  # 获取指定 value 的 score
"8.9000000000000004"  # 内部 score 使用 double 类型进行存储，所以存在小数点精度问题
> zrank books "java concurrency"  # 排名
(integer)
> zrangebyscore books  8.91  # 根据分值区间遍历 zset
) "java cookbook"
) "java concurrency"
> zrangebyscore books -inf 8.91 withscores # 根据分值区间 (-∞, 8.91] 遍历 zset，同时返回分值。inf 代表 infinite，无穷大的意思。
) "java cookbook"
) "8.5999999999999996"
) "java concurrency"
) "8.9000000000000004"
> zrem books "java concurrency"  # 删除 value
(integer)
> zrange books  -
) "java cookbook"
) "think in java"

跳跃列表：

跳跃列表类似于层级制，最下面一层所有的元素都会串起来。然后每隔几个元素挑选出一个代表来，再将这几个代表使用另外一级指针串起来。然后在这些代表里再挑出二级代表，再串起来。最终就形成了金字塔结构。

「跳跃列表」之所以「跳跃」，是因为内部的元素可能「身兼数职」，比如上图中间的这个元素，同时处于 L0、L1 和 L2 层，可以快速在不同层次之间进行「跳跃」。

定位插入点时，先在顶层进行定位，然后下潜到下一级定位，一直下潜到最底层找到合适的位置，将新元素插进去。

跳跃列表采取一个随机策略来决定新元素可以兼职到第几层。

容器型数据结构的通用规则

list/set/hash/zset 这四种数据结构是容器型数据结构，它们共享下面两条通用规则：

1，create if not exists 如果容器不存在，那就创建一个，再进行操作。比如 rpush 操作刚开始是没有列表的，Redis 就会自动创建一个，然后再 rpush 进去新元素。

2，drop if no elements 如果容器里元素没有了，那么立即删除元素，释放内存。这意味着 lpop 操作到最后一个元素，列表就消失了。

过期时间

Redis 所有的数据结构都可以设置过期时间，时间到了，Redis 会自动删除相应的对象。需要注意的是过期是以对象为单位，比如一个 hash 结构的过期是整个 hash 对象的过期，而不是其中的某个子 key。 还有一个需要特别注意的地方是如果一个字符串已经设置了过期时间，然后你调用了 set 方法修改了它，它的过期时间会消失。

127.0.0.1:> set codehole yoyo
OK
127.0.0.1:> expire codehole
(integer)
127.0.0.1:> ttl codehole
(integer)
127.0.0.1:> set codehole yoyo
OK
127.0.0.1:> ttl codehole
(integer) -

转自：https://juejin.im/post/5b53ee7e5188251aaa2d2e16