# Redis实战
# 名词
- ACID： atomicity原子性、consistency一致性、isolation隔离性、durability耐久性，一个数据库实现可靠的数据事务需满足的性质。
# 特点
- 速度快： 使用内存存储的非关系型数据库。
- 原子性： 当命令正在读取或修改数据的时候，其他客户端不能读取或修改相同的数据。
# 数据类型
| 结构类型 | 结构存储的值 | 场景 |
|---|---|---|
| STRING | 字符串、浮点数、整数 | |
| LIST | 一个链表 | |
| SET | 无序去重的集合 | |
| HASH | 包含键值对的无序散列表 | |
| ZSET | 根据分值大小排序且去重的有序映射 | 排行榜(分值越小，排行靠前) |
# 指令
# SETRING 字符串
- GET
- SET
- DEL
| 指令 | 描述 |
|---|---|
APPEND key value | 将值追加到字符串尾部 |
GETRANGE key value | 将值追加到字符串尾部 |
# LIST 列表
redis使用双链表表示列表
- RPUSH
- LPUSH
- LRANGE
- LINDEX 获取给定位置的元素
# SET 集合
redis通过配置可设置集合使用整数集合表示的限制条件，超出限制则使用散列表表示。
| 指令 | 描述 |
|---|---|
SADD key item1 [item2 ...] | 增加一个或多个元素 |
SMEMBERS key | 返回集合包含的所有元素 |
SISMEMBER key item | 是否在集合中 |
SREM key item | 移除元素 |
SCARD key | 返回集合包含元素数量 |
SRANDMEMBER key [count] | 随机返回count个元素，整数不重复，负数会重复 |
SPOP key | 随机移除一个元素 |
SMOVE source-key dest-key item | 将item从source-key集合中移除，并移入dest-key的集合下 |
SDIFF key1 [key2 ...] | 返回存在于key1，不存在于其他集合的元素(差集) |
SDIFFSTORE dest-key key1 [key2 ...] | 将存在于key1，不存在于其他集合的元素，存储到dest-key去(差集) |
SINTER key1 [key2 ...] | 返回同时存在于所有集合的元素(交集) |
SINTERSTORE dest-key key1 [key2 ...] | 返回同时存在于所有集合的元素,存储到dest-key去(交集) |
SUNION key1 [key2 ...] | 返回那些至少存在于一个集合中的元素(并集) |
SUNIONSTORE dest-key key1 [key2 ...] | 返回那些至少存在于一个集合中的元素,存储到dest-key去(并集) |
# HASH 散列
redis使用散列表表示散列
| 指令 | 描述 |
|---|---|
HSET key field1 value1 [field2 value2] | 为散列里面的一个或多个键设置值 |
HGET key field | 从散列里获取键的值 |
HMGET key field1 [field2] | 从散列里获取键的值 |
HDEL key field1 [field2] | 移除散列一个或多个键值对 |
HLEN key | 获取散列键值对数量 |
HEXISTS key filed | 检查给定键是否存在于散列中 |
HKEYS key | 获取散列包含的所有键 |
HVALS key | 获取散列包含的所有值 |
HGETALL key | 获取散列所有键值 |
HINCRBY key field increment | 给散列指定键的值加上整数increment |
HINCRBYFLOAT key filed increment | 给散列指定键的值加上浮点数increment |
# ZSET 有序集合
redis通过散列表加上跳跃表表示有序集合
| 指令 | 描述 |
|---|---|
ZADD key score member [score2 member2 ...] | 将带有一定分值的成员添加到有序集合 |
ZREM key member1 [member2 ...] | 移除成员 |
ZCARD key | 返回有序集合成员数量 |
ZINCRBY key increment member | 将member成员的分值加上increment |
ZCOUNT key min max | 返回分值介于min和max之间的成员数量 |
ZSCORE key member | 返回成员member的分值 |
ZRANK key member | 分值升序排序，返回成员member在有序集合之中的排名 |
ZRANGE key start stop [WITHSCORES] | 分值升序排序，返回排名介于start和stop之间的成员，如果给了WITHSCORES参数，则将成员分值一并返回 |
ZREVRANK key member | 分值升序排序，返回成员member在有序集合之中的排名 |
ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] | 分值降序排序，返回排名介于start和stop之间的成员，如果给了WITHSCORES参数，则将成员分值一并返回 |
ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count] | 分值升序排序，返回分值介于min和max之间的成员，如果给了WITHSCORES参数，则将成员分值一并返回 |
ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count] | 分值降序排序，返回分值介于max和min之间的成员，如果给了WITHSCORES参数，则将成员分值一并返回 |
ZREMRANGEBYSRANK key start stop | 分值升序排序，移除排名介于start和stop之间的成员 |
ZREMRANGEBYSCORE key min max | 分值升序排序，移除排名介于min和max之间的成员 |
ZINTERSTORE dest-key key-count key1 [key2 ...] [WEIGHTS weight1 [weight2]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX] | 有序集合交集运算 |
ZUNIONSTORE dest-key key-count key1 [key2 ...] [WEIGHTS weight1 [weight2]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX] | 有序集合并集运算 |
# 其他命令
| 指令 | 描述 |
|---|---|
SORT key [BY pattern] [LIMIT offset count] [GET pattern] [ASC|DESC] [ALPHA] destination | 排序 |
# 发布与订阅
| 指令 | 描述 |
|---|---|
SUBSCRIBE channel [channel] | 订阅给定一个或多个频道 |
UNSUBSCRIBE [channel... [channel2 ...]] | 退订给定一个或多个频道，没有给定则退订所有频道 |
PUBLISH channel message | 向给定频道发送消息 |
PSUBSCRIBE pattern1 [pattern2 ...] | 订阅与给定模式匹配的所有频道 |
PUNSUBSCRIBE pattern1 [pattern2 ...] | 退订给定模式匹配的所有坡；频道，没有给定则退订所有频道 |
# 事务
| 指令 | 描述 |
|---|---|
MULTI | 事务开始 |
EXEC | 执行事务开始后的多个指令 |
# 过期
| 指令 | 描述 |
|---|---|
PERSIST key | 移除键的过期时间(s) |
TTL key | 查看键距离过期剩余时间(s) |
EXPIRE key seconds | 给定键在指定秒数后过期 |
EXPIREAT key timestamp | 给定键在给定UNIX时间戳(s)后过期 |
PTTL key | 查看键距离过期剩余时间(ms) |
PEXPIRE key milliseconds | 给定键在指定毫秒数后过期 |
PEXPIREAT key timestamp-milliseconds | 给定键在给定UNIX时间戳(ms)后过期 |
# 数据持久化
# 方法
- 快照: 把某一时刻所有数据写入硬盘
- AOF: append-only file，在执行命令时，将被执行的命令写入硬盘
# 指令
| 指令 | 描述 |
|---|---|
| BGSAVE | 创建一个快照。通过fork一个子进程，负责将快照写入硬盘，而父进程继续处理命令。缺点： 速度慢，内存占用大 |
| SAVE | 创建一个快照。在快照创建完毕前不再响应任何其他指令 。缺点：无法正常执行其他指令 |
| SHUTDOWN | 执行SAVE后关闭服务器 |
| BGREWRITEAOF | 移除AOF文件中冗余命令来重写AOF文件，从而减小AOF文件体积，工作原理同BGSAVE |
| INFO | 查看服务器当前状态有关信息，如内存占用量、客户端连接数、上次快照后执行的命令数量等，其中aof_pending_bio_fsync为0时，表示服务器将所有数据已持久化到硬盘了 |
# 实践
# 分布式锁
用于解决能够被不同客户端多个进程访问的共享内存数据结构。在数据进行加锁时，程序需通过获取锁来对数据进行排他性访问的能力，才能对数据进行操作，最后还要将锁释放给其他程序。
- 公平锁：按照申请锁的顺序提供锁
- 非公平锁： 不按申请锁的顺序提供锁
- 独享锁：仅允许被一个线程所持有
- 共享锁：允许多个线程持有
- 乐观锁：常用于读场景，先操作后拿锁，不等待锁释放
- 悲观锁：常用于写场景，先拿锁后操作，等待锁释放后拿锁执行，行锁表锁都是用这个
- 粗粒度锁：通过一个锁，把执行的代码块都锁定
- 细粒度锁：和粗粒度锁相对
- 带超时限制特性的锁
# 信号量
- 计数信号量： 限定能够同时使用的资源数量。通过时间戳作为有序集合的分值的方式，统计获得锁的用户，移除超时限的用户，剩下拿到锁的用户。缺点是多个客户端时，时间较慢的客户端会偷走时间较快的客户端的信号量。
- 公平信号量： 通过自增的计数器作为有序集合的分值的方式
# 细粒度锁
在拥有多个操作分区情况下，如果只有单一一个锁，会阻塞多个请求。为了支持更高并发，减少阻塞，需细化锁的设计
分级锁的设计：
- Top锁
- Child锁
使用规则： 在操作开始前，必须先申请得到Top锁来准备获取Child锁，在获取得到Child锁之后，可以再释放Top锁。这里的Child锁，可以理解为就是每个分区锁。这里Top锁的目的是为了保证获取各个分区锁的原子性。
# 任务队列
通过有序集合，分值为任务执行时间，定时轮询队列，按分值升序排序，小于当前时间的立即执行。
# 性能优化
# 事务
一次向Redis发送多条指令
# 压缩列表
- 让键名保持简短
- 使用短结构