文章目錄

前言

redis（全稱：Remote Dictionary Server，即遠程字典服務），近年來可以說是火遍了大江南北，它能幹的事兒是真不少。最基本的，做爲系統緩存我們可以使用它；我們還可以使用它維護一個高效的消息隊列。然而Redis能夠實現的功能遠遠不止於此，小小的鍵值對被玩出了無數的花樣（當然這和Redis本身提供的豐富功能也脫不了關係）。

如果你已經迫不及待的想要使用Redis了，那麼，這裏有一些關於Redis你不得不知道的事兒

本篇不着重闡述原理，而是從最基本的API使用上進行較爲詳細的介紹，方便快速代入使用場景

爲什麼要使用Redis

最爲重要的一點就是Redis速度夠快，能夠明顯的提高系統性能。
Redis能夠非常簡單的實現特定的業務場景，比如，排行榜，好友關係等
能夠實現簡單的消息隊列

速度

Redis速度快的最主要的原因是它是“完全”基於內存的數據庫(當然也提供了持久化)，這使得它避免了使用寫磁盤的格式對內存數據接口編碼的開銷（磁盤的數據依舊是要讀到內存中才能夠被使用，這裏面存在着很大的開銷），故而直接從內存讀取數據是要比讀磁盤要快非常多。

另外，其他次要一些原因還有：

Redis是由C語言實現的（語言級別速度的保證(´・ω・`) ）
其線程模型爲單線程，避免了線程切換的開銷
網絡方面使用epoll解決了高併發問題
…

根據官方說法，Redis最高能夠達到 10w OPS(operation per second)！

高效、豐富的數據結構

除了最基本的鍵值對，Redis提供了豐富的數據結構，包括

字符串（String）
哈希（Hash Tables）
列表（Linked List）
集合（Sets）
有序集合（Sorted Set）

其他還有一些基於上述結構實現的數據結構

位圖（Bit Map）
HyperLogLog（使用超小內存（12k）實現唯一值，本質是字符串）
GEO （地理信息定位）

持久化

雖然內存只要一斷電就嗝屁，但是Redis也是提供持久化功能的，在內存上操作保證速度的同時，也提供了RDB和AOF兩種方式進行持久化，將數據的更新異步的保存到磁盤上，無需擔心數據的丟失了：）

其他

豐富的功能

Redis支持多種編程語言
提供發佈訂閱，事務功能
支持編寫Lua腳本
支持pipline
支持主從複製，分佈式（Redis-Cluster），高可用（Redis-Sentinel）

簡單

使用簡約但不簡單！

Redis API

下面通過介紹Redis API來多方面的展現Redis的強大功能

字符串

字符串是redis最基本的結構，很多redis的高級數據結構底層都是由字符串實現的，下面來看看redis字符串的API。

字符串的使用場景很多，最爲基本的是作爲緩存，另外還有計數器（字符串提供的自增），分佈式鎖等等。

get/del操作 O(1)

# 獲取key對應的value
get key
# 刪除key 
del key

set操作 O(1)

# 設置一個值（無論是否存在）
set key value
# key不存在時才做設置
setnx key value
# key存在時才設置
set key value xx

mget O(n)

# 批量獲取key值
mget key1 key2 key3

對於redis來說，所有的key都是字符串，value則類型多樣

對於value字符串來說，value可以是字符串，也可以是數字和二進制類型，這兩種類型是在redis內部自動轉換的，之後將要提到的位圖(bitmp)即是使用字符串的二進制形式所實現的。

單個字符串value的大小小於等於512MB，通常一個value限制在100k以內是比較合適的。

對於批量獲取操作mget來說，如果有需要多次取值的操作，不妨使用mget進行批量獲取，相比於多次get更加的高效。

整型操作

# key自增1，如果key不存在，自增後get(key)= 1
incr key
# 同上相反 ，自減
decr key
# key自增k，如果key不存在，自增後get(key)= k
incrby key k
# key 自減k，其他同incrby相反 
decrby key k

前面說的計數器，就可以用上面的自增API進行實現，非常的方便：）

其他一些操作

#  set key newvalue並返回舊的value
getset key newvalue
# 將value追加到舊的value
append key value
# 返回字符串長度（注意中文）
strlen key

# 增加key對應的值
incrbyfloat key value
# 獲取字符串指定下標所有的值
getrange key start end
# 設置，其他同上
setrange key index value

Hash

redis的hash是一個mapMap的結構，其結構長這樣

hash的key依舊是字符串，其value分爲兩個部分：field，val，其中field的值不能相同，val值可以相同（如果理解哈希概念的話，這個地方應該不會陌生），你可以把它理解爲編程語言中的哈希表，字典等數據結構。其實redis本身就是一個大字典，hash相當於一個嵌套字典了。

舉個🌰，我們可以用hash來存儲一個用戶的相關信息，像這樣

下面我們來看看redis hash結構的相關API

# 獲取hash key對應的field的value
hget key field
# 設置hash key對應的field的value
hset key field value
# 刪除hash key對應的field的value
hdel key field
# 判斷hash key是否有field
hexists key field
# 獲取hash key field的數量
hlen key
# 批量獲取hash key的一批field對應的值
hmget key field1 field2 ... fieldN
# 批量設置hash key的一批field value
hmset key field1 value field2 value2...fieldN valueN
# 返回hash key 對應所有的field 和 value（謹慎使用）, 數據量大時會阻塞
hgetall key
# 返回hash key對應所有field的value
hvals key
# 返回hash key對應的所有field
hkeys key
# 設置hash key對應的field的value(如field已經存在則失敗)
hsetnx key filed value
# hash key對應的field的value自增inCounter
hincrby key field intCounter
# hincrby浮點數版
hincrbyfloat key field floatCounter

使用hash保存複雜信息

涉及到複雜信息更新時，我們通常可以有限考慮使用redis的hash結構，從上面的用戶信息例子可以看出，hash結構存儲往往更加直觀，並且能夠節省內存（這是由其數據結構決定的），最關鍵的是，它可以部分更新。同樣的實現用戶信息存儲則必須全量更新纔行。

但是需要注意的是，我們可以爲redis數據設置過期時間，而hash結構的過期精度只支持到key級別，不能爲field單獨設置過期時間

list

直觀一點，就是一個列表結構，像這樣

你可以直接把它當成編程語言中的一個列表結構（儘管內部實現可能不一致）：有序、內部元素可重複，可以在列表左邊和右邊插入和彈出元素。
看看redis list的API

# 從列表右端插入值（1-N個）
# e.g. rpush listkey c b a： 結果  c—>b—>a
rpush key value1 value2... valueN
# 和rpush相反
lpush
# 從列表左側彈出一個item
lpop key
# 與lpop相反
rpop
# 根據count值，從列表中刪除所有value相等的項
# count > 0，從左到右，刪除最多count個value相等的項
lrem key count value
# 在list指定的值前 | 後插入newValue
linsert key before | after value newValue
# 按照索引範圍修剪列表（start end爲需要保留的範圍）
ltrim key start end
# 獲取列表指定索引範圍所有item（包含end）
lrange key start end
# 獲取列表指定索引的item
lindex key
# 獲取列表長度
llen key
# 設置列表指定索引值爲newValue
lset key index newValue
# lpop阻塞版本，timeout是阻塞超時時間，timeout=0爲永遠不阻塞（對生產者消費者模型，消息隊列實現有幫助）
blpop key timeout
# 與blpop相反
brpop key timeout

通過使用redis的list API，我們可以非常方便的實現一些功能，例如

list的使用場景（棧、隊列、消息隊列…）

使用 lpush + lpop 可以實現一個簡單的棧（後進先出）
使用 lpush + rpop 可以實現一個簡單的隊列（先進先出）
使用 lpush + ltrim 可以實現一個固定數量的列表
使用 lpush + brpop 可以實現一個消息隊列

set 集合

我們直接類比到編程語言的集合數據結構（比如python的set），它長這樣

集合內部的元素是無序的且不重複的，多個集合直接我們可以進行一些類似並集，交集的操作，話不多說，直接來看看redis提供的set API

=====================集合內操作===========================
# 添加集合元素
sadd key value1 value2
# 刪除集合元素
srem key value1 value2
# 計算集合大小
scard key
# 判斷value是否在集合中（返回1表示存在）
sismember key value
# 從集合中隨機挑count個元素
srandmember key count
# 從集合中隨機彈出一個元素
spop key
# 獲取集合所有元素(小心使用， 可能會阻塞) 
smembers key
=====================集合間操作===========================
# 取value交集
sinter key1 key2
# 取所有不同value
sdiff  key1 key2
# 取所有value
sunion key1 key2
# 將上述集合間操作結果保存至destkey
sinter|sdiff|sunion + store destkey

set的使用場景（抽獎，點贊，共同關注…）

這是微博上隨便截取的一個抽獎微博截圖，如果讓我們用redis來實現一個抽獎，那麼，使用set就是一個非常好的選擇。

假設我們的有一個key叫users，他對應的value是一個set，裏面存儲了所有用戶的id，那麼，我們就可以使用spop和srandmember來很方便的實現抽獎功能。

其他的業務場景比如知乎文章的贊同，反對，我們可以使用集合的API來實現（對於每一篇文章，當用戶點贊時，調用sadd將用戶id推進集合當中）

還有類似於共同關注的功能，我們也可以很方便的使用集合的取交集和並集的操作來完成。

zset（有序集合）

zset同樣也是一個集合，但是與上節的set相比，zset是有序的，redis中的zset結構長這樣：

如果說set的value是一個個遊離的單獨元素的話，那麼zset就是給這些元素打上了一個序號（score）

老規矩，先來看看API

# 添加socre和value（可以是多對）
zadd key score1 value1 score2 value2
# 刪除元素（可以是多個）
zrem key value1 value2
# 返回元素的score
zscore key value
# 增加或減少元素的socre
zincrby key increSocre value
# 返回元素的總個數
zcard key
# 返回value的排名(類似索引id)
zrank key value
# 返回範圍內的 value score ，-1代表最後一個
zrange key start end [WITHSCORES]
# 返回指定分數範圍內的升序元素[分值]
zrangebyscore key minScore maxScore [WITHSCORES]
# 獲取有序集合內在指定分數範圍內的個數
zcount key minScore maxScore
# 刪除指定排名內的升序元素
zremrangebyrank key start end
# 刪除指定分數內的升序元素
zremrangebyscore key minScore maxScore

使用zset實現一個排行榜

這是一個微博的熱搜截圖，在這裏熱搜數據相當於一個zset，圖上的4685796， 4384536，4368888…就是zset的score（搜索量），具體的信息就是一個個value，zset內部會根據socore進行排序，這裏的排名跟就是根據這個socre來的。你看，通過對zset API的靈活運用，一個基本的排名功能是不是就出來了呢：）

後記

本篇只是對redis中幾種典型的數據結構進行了一番介紹，在下一章中，我們還將進行一些redis高級特性的討論（比如redis的慢查詢，管道pipline，發佈訂閱，位圖，HyperLoglog以及GEO等等），這些特性會給我們在日常開發當中提供許多的便利～

關於redis那些你不得不知道的事兒（一）