Redis
是什麼
- 基於內存的支持持久化
- k:v NOSQL 數據庫
用途
- 緩存、數據庫、消息中間件
RedisDesktopManger
功能
- 持久化功能
- 發佈訂閱功能
- 事務功能
- 過期鍵功能
- 複製
- 集羣
Redis
- Redis 是一個開源的，基於內存的結構化數據存儲媒介，可以作爲數據庫、緩存服務或消息服務使用。
- Redis支持多種數據結構，包括字符串、哈希表、鏈表、集合、有序集合、位圖、Hyperloglogs 等。
- Redis具備LRU淘汰、事務實現、以及不同級別的硬盤持久化等能力，並且支持副本集和通過
- RedisSentinel實現的高可用方案，同時還支持通過RedisCluster實現的數據自動分片能力。
Redis 的主要功能都基於單線程模型實現，也就是說 Redis 使用一個線程來服務所有的客戶端請求，同時 Redis 採用了非阻塞式 IO，並精細地優化各種命令的算法時間複雜度，這些信息意味着：
Redis 是線程安全的（因爲只有一個線程），其所有操作都是原子的，不會因併發產生數據異常
Redis 的速度非常快（因爲使用非阻塞式 IO，且大部分命令的算法時間複雜度都是 O(1))
使用高耗時的 Redis 命令是很危險的，會佔用唯一的一個線程的大量處理時間，導致所有的請求都被拖慢。（例如時間複雜度爲 O(N) 的 KEYS 命令，嚴格禁止在生產環境中使用）
本文只對 Redis 命令進行扼要的介紹，且只列出了較常用的命令。如果想要了解完整的 Redis 命令集，或瞭解某個命令的詳細使用方法，請參考官方文檔：https://redis.io/commands
常用命令一：Key
Redis 採用 Key-Value 型的基本數據結構，任何二進制序列都可以作爲 Redis 的 Key 使用（例如普通的字符串或一張 JPEG 圖片）
關於 Key 的一些注意事項：
不要使用過長的 Key。例如使用一個 1024 字節的 key 就不是一個好主意，不僅會消耗更多的內存，還會導致查找的效率降低
Key 短到缺失了可讀性也是不好的，例如”u1000flw” 比起”user:1000:followers” 來說，節省了寥寥的存儲空間，卻引發了可讀性和可維護性上的麻煩
最好使用統一的規範來設計 Key，比如”object-type:id:attr”，以這一規範設計出的 Key 可能是”user:1000” 或”comment:1234:reply-to”
Redis 允許的最大 Key 長度是 512MB（對 Value 的長度限制也是 512MB）
常用命令二：String
String 是 Redis 的基礎數據類型，Redis 沒有 Int、Float、Boolean 等數據類型的概念，所有的基本類型在 Redis 中都以 String 體現。
與 String 相關的常用命令：
SET：爲一個 key 設置 value，可以配合 EX/PX 參數指定 key 的有效期，通過 NX/XX 參數針對 key 是否存在的情況進行區別操作，時間複雜度 O(1)
GET：獲取某個 key 對應的 value，時間複雜度 O(1)
GETSET：爲一個 key 設置 value，並返回該 key 的原 value，時間複雜度 O(1)
MSET：爲多個 key 設置 value，時間複雜度 O(N)
MSETNX：同 MSET，如果指定的 key 中有任意一個已存在，則不進行任何操作，時間複雜度 O(N)
MGET：獲取多個 key 對應的 value，時間複雜度 O(N)
上文提到過，Redis 的基本數據類型只有 String，但 Redis 可以把 String 作爲整型或浮點型數字來使用，主要體現在 INCR、DECR 類的命令上：
INCR：將 key 對應的 value 值自增 1，並返回自增後的值。只對可以轉換爲整型的 String 數據起作用。時間複雜度 O(1)
INCRBY：將 key 對應的 value 值自增指定的整型數值，並返回自增後的值。只對可以轉換爲整型的 String 數據起作用。時間複雜度 O(1)
DECR/DECRBY：同 INCR/INCRBY，自增改爲自減。
INCR/DECR 系列命令要求操作的 value 類型爲 String，並可以轉換爲 64 位帶符號的整型數字，否則會返回錯誤。
也就是說，進行 INCR/DECR 系列命令的 value，必須在 [-2^63 ~ 2^63 - 1] 範圍內。
前文提到過，Redis 採用單線程模型，天然是線程安全的，這使得 INCR/DECR 命令可以非常便利的實現高併發場景下的精確控制。
例 1：庫存控制
在高併發場景下實現庫存餘量的精準校驗，確保不出現超賣的情況。
設置庫存總量：
SET inv:remain “100”
庫存扣減 + 餘量校驗：
DECR inv:remain
當 DECR 命令返回值大於等於 0 時，說明庫存餘量校驗通過，如果返回小於 0 的值，則說明庫存已耗盡。
假設同時有 300 個併發請求進行庫存扣減，Redis 能夠確保這 300 個請求分別得到 99 到 - 200 的返回值，每個請求得到的返回值都是唯一的，絕對不會找出現兩個請求得到一樣的返回值的情況。
例 2：自增序列生成
實現類似於 RDBMS 的 Sequence 功能，生成一系列唯一的序列號
設置序列起始值：
SET sequence “10000”
獲取一個序列值：
INCR sequence
直接將返回值作爲序列使用即可。
獲取一批（如 100 個）序列值：
INCRBY sequence 100
假設返回值爲 N，那麼 [N - 99 ~ N] 的數值都是可用的序列值。
當多個客戶端同時向 Redis 申請自增序列時，Redis 能夠確保每個客戶端得到的序列值或序列範圍都是全局唯一的，絕對不會出現不同客戶端得到了重複的序列值的情況。
常用命令三：List
Redis 的 List 是鏈表型的數據結構，可以使用 LPUSH/RPUSH/LPOP/RPOP 等命令在 List 的兩端執行插入元素和彈出元素的操作。雖然 List 也支持在特定 index 上插入和讀取元素的功能，但其時間複雜度較高（O(N)），應小心使用。
與 List 相關的常用命令：
LPUSH：向指定 List 的左側（即頭部）插入 1 個或多個元素，返回插入後的 List 長度。時間複雜度 O(N)，N 爲插入元素的數量
RPUSH：同 LPUSH，向指定 List 的右側（即尾部）插入 1 或多個元素
LPOP：從指定 List 的左側（即頭部）移除一個元素並返回，時間複雜度 O(1)
RPOP：同 LPOP，從指定 List 的右側（即尾部）移除 1 個元素並返回
LPUSHX/RPUSHX：與 LPUSH/RPUSH 類似，區別在於，LPUSHX/RPUSHX 操作的 key 如果不存在，則不會進行任何操作
LLEN：返回指定 List 的長度，時間複雜度 O(1)
LRANGE：返回指定 List 中指定範圍的元素（雙端包含，即 LRANGE key 0 10 會返回 11 個元素），時間複雜度 O(N)。應儘可能控制一次獲取的元素數量，一次獲取過大範圍的 List 元素會導致延遲，同時對長度不可預知的 List，避免使用 LRANGE key 0 -1 這樣的完整遍歷操作。
應謹慎使用的 List 相關命令：
LINDEX：返回指定 List 指定 index 上的元素，如果 index 越界，返回 nil。index 數值是迴環的，即 - 1 代表 List 最後一個位置，-2 代表 List 倒數第二個位置。時間複雜度 O(N)
LSET：將指定 List 指定 index 上的元素設置爲 value，如果 index 越界則返回錯誤，時間複雜度 O(N)，如果操作的是頭 / 尾部的元素，則時間複雜度爲 O(1)
LINSERT：向指定 List 中指定元素之前 / 之後插入一個新元素，並返回操作後的 List 長度。如果指定的元素不存在，返回 - 1。如果指定 key 不存在，不會進行任何操作，時間複雜度 O(N)
由於 Redis 的 List 是鏈表結構的，上述的三個命令的算法效率較低，需要對 List 進行遍歷，命令的耗時無法預估，在 List 長度大的情況下耗時會明顯增加，應謹慎使用。
換句話說，Redis 的 List 實際是設計來用於實現隊列，而不是用於實現類似 ArrayList 這樣的列表的。如果你不是想要實現一個雙端出入的隊列，那麼請儘量不要使用 Redis 的 List 數據結構。
爲了更好支持隊列的特性，Redis 還提供了一系列阻塞式的操作命令，如 BLPOP/BRPOP 等，能夠實現類似於 BlockingQueue 的能力，即在 List 爲空時，阻塞該連接，直到 List 中有對象可以出隊時再返回。針對阻塞類的命令，此處不做詳細探討，請參考官方文檔（https://redis.io/topics/data-types-intro） 中”Blocking operations on lists” 一節。
常用命令四：Hash
Hash 即哈希表，Redis 的 Hash 和傳統的哈希表一樣，是一種 field-value 型的數據結構，可以理解成將 HashMap 搬入 Redis。
Hash 非常適合用於表現對象類型的數據，用 Hash 中的 field 對應對象的 field 即可。
Hash 的優點包括：
可以實現二元查找，如” 查找 ID 爲 1000 的用戶的年齡”
比起將整個對象序列化後作爲 String 存儲的方法，Hash 能夠有效地減少網絡傳輸的消耗
當使用 Hash 維護一個集合時，提供了比 List 效率高得多的隨機訪問命令
與 Hash 相關的常用命令：
HSET：將 key 對應的 Hash 中的 field 設置爲 value。如果該 Hash 不存在，會自動創建一個。時間複雜度 O(1)
HGET：返回指定 Hash 中 field 字段的值，時間複雜度 O(1)
HMSET/HMGET：同 HSET 和 HGET，可以批量操作同一個 key 下的多個 field，時間複雜度：O(N)，N 爲一次操作的 field 數量
HSETNX：同 HSET，但如 field 已經存在，HSETNX 不會進行任何操作，時間複雜度 O(1)
HEXISTS：判斷指定 Hash 中 field 是否存在，存在返回 1，不存在返回 0，時間複雜度 O(1)
HDEL：刪除指定 Hash 中的 field（1 個或多個），時間複雜度：O(N)，N 爲操作的 field 數量
HINCRBY：同 INCRBY 命令，對指定 Hash 中的一個 field 進行 INCRBY，時間複雜度 O(1)
應謹慎使用的 Hash 相關命令：
HGETALL：返回指定 Hash 中所有的 field-value 對。返回結果爲數組，數組中 field 和 value 交替出現。時間複雜度 O(N)
HKEYS/HVALS：返回指定 Hash 中所有的 field/value，時間複雜度 O(N)
上述三個命令都會對 Hash 進行完整遍歷，Hash 中的 field 數量與命令的耗時線性相關，對於尺寸不可預知的 Hash，應嚴格避免使用上面三個命令，而改爲使用 HSCAN 命令進行遊標式的遍歷，具體請見 https://redis.io/commands/scan
常用命令五：Set
Redis Set 是無序的，不可重複的 String 集合。
與 Set 相關的常用命令：
SADD：向指定 Set 中添加 1 個或多個 member，如果指定 Set 不存在，會自動創建一個。時間複雜度 O(N)，N 爲添加的 member 個數
SREM：從指定 Set 中移除 1 個或多個 member，時間複雜度 O(N)，N 爲移除的 member 個數
SRANDMEMBER：從指定 Set 中隨機返回 1 個或多個 member，時間複雜度 O(N)，N 爲返回的 member 個數
SPOP：從指定 Set 中隨機移除並返回 count 個 member，時間複雜度 O(N)，N 爲移除的 member 個數
SCARD：返回指定 Set 中的 member 個數，時間複雜度 O(1)
SISMEMBER：判斷指定的 value 是否存在於指定 Set 中，時間複雜度 O(1)
SMOVE：將指定 member 從一個 Set 移至另一個 Set
慎用的 Set 相關命令：
SMEMBERS：返回指定 Hash 中所有的 member，時間複雜度 O(N)
SUNION/SUNIONSTORE：計算多個 Set 的並集並返回 / 存儲至另一個 Set 中，時間複雜度 O(N)，N 爲參與計算的所有集合的總 member 數
SINTER/SINTERSTORE：計算多個 Set 的交集並返回 / 存儲至另一個 Set 中，時間複雜度 O(N)，N 爲參與計算的所有集合的總 member 數
SDIFF/SDIFFSTORE：計算 1 個 Set 與 1 或多個 Set 的差集並返回 / 存儲至另一個 Set 中，時間複雜度 O(N)，N 爲參與計算的所有集合的總 member 數。
上述幾個命令涉及的計算量大，應謹慎使用，特別是在參與計算的 Set 尺寸不可知的情況下，應嚴格避免使用。可以考慮通過 SSCAN 命令遍歷獲取相關 Set 的全部 member（具體請見 https://redis.io/commands/scan ），如果需要做並集 / 交集 / 差集計算，可以在客戶端進行，或在不服務實時查詢請求的 Slave 上進行。
常用命令六：Sorted Set
Redis Sorted Set 是有序的、不可重複的 String 集合。Sorted Set 中的每個元素都需要指派一個分數 (score)，Sorted Set 會根據 score 對元素進行升序排序。如果多個 member 擁有相同的 score，則以字典序進行升序排序。
Sorted Set 非常適合用於實現排名。
Sorted Set 的主要命令：
ZADD：向指定 Sorted Set 中添加 1 個或多個 member，時間複雜度 O(Mlog(N))，M 爲添加的 member 數量，N 爲 Sorted Set 中的 member 數量
ZREM：從指定 Sorted Set 中刪除 1 個或多個 member，時間複雜度 O(Mlog(N))，M 爲刪除的 member 數量，N 爲 Sorted Set 中的 member 數量
ZCOUNT：返回指定 Sorted Set 中指定 score 範圍內的 member 數量，時間複雜度：O(log(N))
ZCARD：返回指定 Sorted Set 中的 member 數量，時間複雜度 O(1)
ZSCORE：返回指定 Sorted Set 中指定 member 的 score，時間複雜度 O(1)
ZRANK/ZREVRANK：返回指定 member 在 Sorted Set 中的排名，ZRANK 返回按升序排序的排名，ZREVRANK 則返回按降序排序的排名。時間複雜度 O(log(N))
ZINCRBY：同 INCRBY，對指定 Sorted Set 中的指定 member 的 score 進行自增，時間複雜度 O(log(N))
慎用的 Sorted Set 相關命令：
ZRANGE/ZREVRANGE：返回指定 Sorted Set 中指定排名範圍內的所有 member，ZRANGE 爲按 score 升序排序，ZREVRANGE 爲按 score 降序排序，時間複雜度 O(log(N)+M)，M 爲本次返回的 member 數
ZRANGEBYSCORE/ZREVRANGEBYSCORE：返回指定 Sorted Set 中指定 score 範圍內的所有 member，返回結果以升序 / 降序排序，min 和 max 可以指定爲 - inf 和 + inf，代表返回所有的 member。時間複雜度 O(log(N)+M)
ZREMRANGEBYRANK/ZREMRANGEBYSCORE：移除 Sorted Set 中指定排名範圍 / 指定 score 範圍內的所有 member。時間複雜度 O(log(N)+M)
上述幾個命令，應儘量避免傳遞 [0 -1] 或 [-inf +inf] 這樣的參數，來對 Sorted Set 做一次性的完整遍歷，特別是在 Sorted Set 的尺寸不可預知的情況下。可以通過 ZSCAN 命令來進行遊標式的遍歷（具體請見 https://redis.io/commands/scan ），或通過 LIMIT 參數來限制返回 member 的數量（適用於 ZRANGEBYSCORE 和 ZREVRANGEBYSCORE 命令），以實現遊標式的遍歷。
常用命令七：Bitmap 和 HyperLogLog
Redis 的這兩種數據結構相較之前的並不常用，在本文中只做簡要介紹，如想要詳細瞭解這兩種數據結構與其相關的命令，請參考官方文檔 https://redis.io/topics/data-types-intro 中的相關章節
Bitmap 在 Redis 中不是一種實際的數據類型，而是一種將 String 作爲 Bitmap 使用的方法。可以理解爲將 String 轉換爲 bit 數組。使用 Bitmap 來存儲 true/false 類型的簡單數據極爲節省空間。
HyperLogLogs 是一種主要用於數量統計的數據結構，它和 Set 類似，維護一個不可重複的 String 集合，但是 HyperLogLogs 並不維護具體的 member 內容，只維護 member 的個數。也就是說，HyperLogLogs 只能用於計算一個集合中不重複的元素數量，所以它比 Set 要節省很多內存空間。
其他常用命令
EXISTS：判斷指定的 key 是否存在，返回 1 代表存在，0 代表不存在，時間複雜度 O(1)
DEL：刪除指定的 key 及其對應的 value，時間複雜度 O(N)，N 爲刪除的 key 數量
EXPIRE/PEXPIRE：爲一個 key 設置有效期，單位爲秒或毫秒，時間複雜度 O(1)
TTL/PTTL：返回一個 key 剩餘的有效時間，單位爲秒或毫秒，時間複雜度 O(1)
RENAME/RENAMENX：將 key 重命名爲 newkey。使用 RENAME 時，如果 newkey 已經存在，其值會被覆蓋；使用 RENAMENX 時，如果 newkey 已經存在，則不會進行任何操作，時間複雜度 O(1)
TYPE：返回指定 key 的類型，string, list, set, zset, hash。時間複雜度 O(1)
CONFIG GET：獲得 Redis 某配置項的當前值，可以使用 * 通配符，時間複雜度 O(1)
CONFIG SET：爲 Redis 某個配置項設置新值，時間複雜度 O(1)
CONFIG REWRITE：讓 Redis 重新加載 redis.conf 中的配置