1. Redis 是什么？

Redis （全稱： Remote Dictionary Server 遠(yuǎn)程字典服務(wù)）是一個開源的使用 ANSI C語言 編寫、支持網(wǎng)絡(luò)、可基于內(nèi)存亦可持久化的日志型、 Key-Value數(shù)據(jù)庫 。

大家可能知道 Redis 是做緩存用的，它實際上也是一種數(shù)據(jù)庫，可以對經(jīng)常使用到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，也就是大家所說的緩存。

官方給出的數(shù)據(jù)是， Redis 能達(dá)到 10w+ 的 QPS( 每秒查詢速度 ) 。

為什么 Redis 的速度比 Mysql 等這種數(shù)據(jù)快呢？

因為 Redis 存儲的是 key-values 格式的數(shù)據(jù)，時間復(fù)雜度是 O(1) ，即直接通過 key 查詢對應(yīng)的 value 。 而如 Mysql 數(shù)據(jù)庫，底層的實現(xiàn)是 B+ 樹，時間復(fù)雜度是 O(logn) 。

最重要的一點是，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是存儲在磁盤中的，而 Redis 是存儲在內(nèi)存當(dāng)中的，它們的速度差距不言而喻。但 Redis 也支持持久化存儲，這個后面的常見問題里會提到。

2. Redis 數(shù)據(jù)類型

Redis 支持 5 種數(shù)據(jù)類型： string （字符串）、 hash （哈希）、 list （列表，有序可重復(fù)）、 set （集合，無序不可重復(fù)）、 zset （有序集合，有序不可重復(fù)）。

Redis 中所有數(shù)據(jù)都是字符串， key 是區(qū)分大小寫的。

• string 是最基本的類型，可以包含任何數(shù)據(jù)，但是 string 類型的值最大能存儲 512MB 。
• hash 的 value 相當(dāng)于一個 map ， value 里面也有對應(yīng)的 key-value ，特別適合存儲對象。一個 hash 可以存儲 2^32-1 個鍵值對，基本用不完。并且可以修改某一個屬性值，所以一般用于存儲用戶或其他實體類的值。
• list 中的 value 按照插入順序排序，可以在列表的頭部和尾部添加新元素。一般用于最新消息的排行或消息隊列。
• set 存放的是不重復(fù)值的集合，是無序的。并提供了求交集、并集、差集等操作，所以一般用于統(tǒng)計等功能。
• 與 set 不同的是， zset 是通過分?jǐn)?shù)（ score ）從小到大進(jìn)行排序的，我們可以指定每個值的分?jǐn)?shù)，分?jǐn)?shù)可以重復(fù)。一般用于排行等功能。

3.Redis常用命令

基于對上面 5 種數(shù)據(jù)類型的了解，接著學(xué)習(xí)一下 Redis 常用命令。更多了命令學(xué)習(xí)，推薦大家看一看官方文檔 http://www.redis.cn/commands.html

（1）對stirng的操作

redis命令不區(qū)分大小寫。

下面命令中，str就是key，hello就是value，append為追加命令，如果原來沒有str，就新建一個。

append str hello    //對key為str的鍵追加hello字符串a(chǎn)ppend str redis　　//str的value變?yōu)閔elloredisset str1 1　  //set命令設(shè)置一個key的value值 str1是key，1是valueget str1　　 //get命令，獲取一個key的值 incr str1　 //incr命令，執(zhí)行加1操作，比如str1的值會變成2，如果指定的key的value不能表示一個整數(shù)，就會返回一個錯誤decr str1　 //減一操作

（2）對hash的操作

上面說到過，hash的value相當(dāng)于一個map，所以只設(shè)置值的時候myhash是key，h1是value里面的key，hello是h1的value

hset myhash h1 hello　　//設(shè)置一個key的value值hget myhash h1　　//返回hello，myhash為key，h1是value里面的key，兩個都需要指定hlen myhash　　//獲取myhash的字段數(shù)量，這里返回1hkeys myhash　　//獲取myhash所以字段，這里返回h1

（3）對list的操作

mylst是key，a,b,c,d都是value，并且有順序，所以實際存進(jìn)去后是d,c,b,a

lpush mylist a b c d　　//lpush,從隊列左邊入隊一個或多個元素lrange mylist 0 -1　　//獲取指定范圍的值，從0開始，-1代表全部，注意這里返回d,c,b,a。rpush mylist 1 2 3　　//從右邊入隊,再次lrange的話就是d,c,b,a,1,2,3lpop mylist　　//從左邊彈出一個元素，這里彈出d,此時的mylist就沒有d了

（4）對set的操作

如果我們添加了重復(fù)的元素，不會報錯，但只會存一個。如a b b，只會存a b

兩個集合之間不受影響，即key為myset和myset2兩個集合里面都可以有a b

sadd myset a b c d　　//添加一個或多個元素到集合里面smembers myset　　//獲取集合里所有元素，輸出是無序的，隨機(jī)的。這里可能是b,d,c,asrem myset a c　　//移除myset中的a和c元素，由于不可能重復(fù)也沒順序，所以可以直接指定元素值來移除

（5）對zset的操作

myzset為key，a b c前面的數(shù)字就是score

zadd myzset 2 b 1 a 3 c　　//添加一個或多個元素zrange myzset 0 -1　　//獲取指定范圍的值，0開始，-1代表全部。這里返回a,b,c

更多的命令可以看上面網(wǎng)站中的文檔，寫的非常詳細(xì)，下面的常見問題中也會提及一些。

4.Redis常見問題

（1）在大量的key中查詢某一固定前綴的key

在實際的業(yè)務(wù)當(dāng)中，key的命名是有規(guī)范的，比如緩存用戶信息，key的前綴可能會是user。

現(xiàn)在有幾千萬條數(shù)據(jù)，查詢user為前綴的key的話，第一下想到的可能會是keys命令

keys user*　　//user*為正則表達(dá)式

其時間復(fù)雜度為O(n)，雖然性能也算可以，但是在查詢幾千萬條數(shù)據(jù)時明顯太慢了，花上幾分鐘都不稀奇，而且在查詢出來之前，可能會造成服務(wù)卡頓，占用大量內(nèi)存，顯然是不可取的。

那么這種情況就可以使用scan命令

下面的命令中，math count為可選項，可用可不用，所以需要顯示的寫出來。math意味后面會匹配一個正則表達(dá)式。count代表一次查詢10條。

這個10條不是強(qiáng)制的，可能會比10條少。

scan 0 math user*  count 10　　//從0開始，查詢user為前綴的key，一次查詢10條并返回

執(zhí)行上面一句話后，會返回兩個東西，一個游標(biāo)，代表執(zhí)行到哪了，比如執(zhí)行到了14325。返回的另一個就是user為前綴的key了。

下次再執(zhí)行這條語句時，把0換成14325，接著上次的位置繼續(xù)查詢。但是游標(biāo)不一定是遞增的，也許下次的游標(biāo)比這次還小，所以存在重復(fù)的隱患。

我們可以在業(yè)務(wù)代碼處循環(huán)查詢，記錄每次返回的游標(biāo)，并把查詢的key存入到set當(dāng)中，起到去重的效果。

scan，實際上就是分批查詢，速度顯然沒有keys快，在查詢大量數(shù)據(jù)時，不會對服務(wù)器造成壓力。數(shù)據(jù)量不大時依舊推薦keys。

（2）利用Redis實現(xiàn)分布式鎖

首先了解什么是分布式鎖。即控制分布式系統(tǒng)訪問共享資源的一種方式。

比如系統(tǒng)（或主機(jī)）A和B都需要訪問資源DataA時，當(dāng)A先訪問到了DataA，這時候就需要分布式鎖來把B擋住，防止A和B彼此干擾，保證數(shù)據(jù)的一致性。

額外提一點就是，Redis命令的操作是原子性的，原子性在數(shù)據(jù)庫的事務(wù)中有體現(xiàn)，Redis的命令也是原子性的，要么執(zhí)行要么不執(zhí)行，不會出現(xiàn)一個命令執(zhí)行到一半失敗了，但還是改變了數(shù)據(jù)的問題。

實現(xiàn)分布式鎖，需要解決一下幾個問題：

1.互斥性，即任意時刻只能有一個客戶端獲取鎖。

2.安全性，鎖只能有持有它的客戶端刪除，不能由其他客戶端刪除。

3.死鎖，即由于某些原因，一些客戶端出現(xiàn)問題不能及時釋放鎖，導(dǎo)致其他客戶端也不能獲取鎖。

4.容錯，當(dāng)某些Redis節(jié)點出現(xiàn)問題時，客戶端也要能獲取到鎖。

我們可以用setnx實現(xiàn)鎖的功能。語法：setnx key value

僅當(dāng)key不存在時，才會設(shè)置成功。成功返回1，否則返回0。

1.在對應(yīng)的訪問資源的業(yè)務(wù)代碼處，對指定的key設(shè)值，如果成功了，則代表沒有其他線程執(zhí)行過這段代碼，也就是沒有其他線程訪問這個資源。

如果設(shè)值失敗，就代表有其他線程占用該資源，就一直等待，直到setnx成功。

2.還有個問題就是，這個key是長期有效的，所以還需要用到expire命令，語法：expire key seconds,seconds單位為秒，用以設(shè)置對應(yīng)key的過期時間。

上面兩步似乎好像是實現(xiàn)了鎖的功能，但是缺陷也非常明顯，如果成功設(shè)值后，在我設(shè)置時間之前客戶端就出現(xiàn)問題了怎么辦？ 用兩個命令實現(xiàn)一個功能有悖于Redis的原子性 。

在Redis2.6.12版本開始，set有兩個參數(shù)，就是實現(xiàn)了以上兩個功能。雖然上面兩步分開的做法是錯的，但是思路是一樣的。

具體語法： set key value ex 10 nx 。ex代表過期時間，這里設(shè)置10秒過期，nx代表key是要唯一的，即一個命令實現(xiàn)了以上兩個步驟。

最后還有一個小問題，如果不同資源同時設(shè)置了鎖key，過期時間也是一樣的，到期后Redis同時刪除大量key時，難免會出現(xiàn)卡頓。

解決方法就是在設(shè)置過期值時加上隨機(jī)值。

3.利用Redis實現(xiàn)消息隊列

消息隊列，簡稱MQ，即消息和隊列兩個單詞的首字母縮寫。常見的消息隊列有RabbitMQ和RocketMQ等，利用Redis實現(xiàn)消息隊列只是熟悉下其特點，實際當(dāng)中一般會使用專門的消息隊列中間件。

如果之前沒了解過消息隊列，建議搜索一下消息隊列相關(guān)知識進(jìn)行一下簡單的學(xué)習(xí)。

簡單地說，消息隊列的作用就是接受客戶端的請求，然后對這些請求依次處理，一般應(yīng)用請求量特別大時，比如秒殺搶購等。上面介紹數(shù)據(jù)類型時就說到了list一般用于消息隊列。

看一下list的常見操作，雖然叫做列表，但其特點和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的隊列基本一模一樣。所以在用Redis實現(xiàn)消息隊列時，首先肯定會想到list。

1.利用list的話，仿佛 使用rpush生產(chǎn)消息，lpop消費消息 就行了。但是有一個小問題，lpop不會等待rpush的，當(dāng)rpush還沒來得及生成數(shù)據(jù)時，這時lpop會直接返回null的。

2.既然要等待rpush生成數(shù)據(jù)，難免又會想到一個命令blpop,其語法為：blpop key seconds。 和lpop功能一樣，但是會等待指定的時間，這段時間內(nèi)rpush如果生成數(shù)據(jù)的話，blpop會及時返回。

3. 但是blpop的缺點也很明顯，當(dāng)然這個缺點也存在于lpop當(dāng)中，就是blpop執(zhí)行完后，代表出隊，rpush生成的這條消息就沒了，而消息隊列中有的需求是需要多個消費者去接收的。

這時候就可以用上 Redis的訂閱者模式 ，Redis客戶端可以訂閱任意數(shù)量的頻道(Topic)

 

在Redis當(dāng)中用subscribe命令訂閱一個頻道，語法subscribe topic，topic就是自定義的頻道名稱，注意是topic不是key， 不需要事先定義，直接訂閱就行了。

然后用publish生產(chǎn)消息，語法publish topic value,topic就是你想發(fā)布到哪個頻道，value就是數(shù)據(jù)內(nèi)容，而訂閱了這個頻道的所有消費者都會接收到消息。 注意是及時收到，不需要你再去手動用命令獲取。

訂閱者模式，的確解決了以上兩種方法的缺點，但是其缺陷也很明顯，就是只有處于訂閱者模式，也就是監(jiān)聽狀態(tài)下，消費者才會接受到生產(chǎn)者的消息，也就是及時發(fā)送及時接收的，一旦Redis客戶端下線，就永遠(yuǎn)不會接收到這個消息了。

這就回到了前面說到的一句話，實際當(dāng)中會使用專門的消息隊列中間件來說實現(xiàn)這些功能，以上三種方法或多或少可以實現(xiàn)消息隊列的功能，但是缺陷也非常明顯。

4.Redis如何做持久化

Redis是基于內(nèi)存當(dāng)中的，那么肯定就會有疑問了，當(dāng)我關(guān)閉主機(jī)或者關(guān)閉了Redis，那Redis的數(shù)據(jù)是不是就全沒了。

持久化的作用就是，把Redis的數(shù)據(jù)存儲到磁盤當(dāng)中，以免Redis的數(shù)據(jù)丟失。

Redis有兩種持久化機(jī)制，默認(rèn)的一種是RDB,另一種是AOF。

1.RDB(快照)持久化會在某個時間點保存全量的數(shù)據(jù)，快照即針對內(nèi)存進(jìn)行的快速讀取技術(shù)。而這個時間點可以由我們的實際業(yè)務(wù)進(jìn)行時間策略配置。

RDB會按照時間周期策略對數(shù)據(jù)以快照的方式保存到磁盤里，并產(chǎn)生一個 dump.rdb的二進(jìn)制文件 。我們可以在redis.conf配置文件中save參數(shù)查看和配置時間策略。

dump.rdb文件是如何創(chuàng)建的呢？ rdb文件可以通過兩個命令創(chuàng)建 ，一個是save,一個是bgsave。 要注意這里的save是redis命令，上面提到的save是配置文件里面的參數(shù)。

save命令會阻塞Redis服務(wù)器進(jìn)程，直到rdb文件創(chuàng)建完成，一般很少使用。

bgsave命令會fork出一個子進(jìn)程來創(chuàng)建rdb文件，不會阻塞服務(wù)器進(jìn)程。fork即創(chuàng)建一個與父進(jìn)程幾乎一樣的子進(jìn)程。

bgsave的基本原理：當(dāng)我們使用bgsave命令時，首先會檢查是否存在RDB/AOF子進(jìn)程正在進(jìn)行，有的話就返回錯誤，即當(dāng)我們第一次執(zhí)行了bgsave，在執(zhí)行完之前其他的bgsave會被拒絕執(zhí)行。

如果沒有正在進(jìn)行的子進(jìn)程，就會調(diào)用redis源碼里面的rdbSaveBackground這個方法，然后利用fork創(chuàng)建一個子進(jìn)程。

RDB的缺點：

1.1.前面提到，在某個時間點會進(jìn)行全量數(shù)據(jù)保存，數(shù)據(jù)量大的話由于I/O而嚴(yán)重影響到性能。

1.2.由于RDB是根據(jù)配置文件里面的時間策略進(jìn)行保存的，如果發(fā)生意外情況，那么上次保存到當(dāng)前時間段內(nèi)的數(shù)據(jù)會發(fā)生丟失。

2.AOF(Append-Only-File)持久化 會以追加的方式（append）保存除了查詢指令以外所有變更的數(shù)據(jù)，其默認(rèn)的文件名稱為 appendonly.aof 。

AOF持久化默認(rèn)是關(guān)閉的，我們可以 在配置文件當(dāng)中找到appendonly參數(shù)，把它的參數(shù)內(nèi)容改為yes。

前面說到AOF文件會記錄所有非查詢的所有指令，最后肯定難以避免文件不斷增大的問題，最主要的問題是記錄的很多數(shù)據(jù)是不必要的。

比如循環(huán)更新一個數(shù)100次，AOF會記錄這100個過程，而我們只需要最終結(jié)果就行了。

所以， Redis提供了一個日志重寫的功能解決文件不斷增大的問題 ，可以用BGREWRITEAOF命令手動執(zhí)行。日志重寫在服務(wù)不中斷的情況下也能執(zhí)行， 其基本原理如下 ：

1.使用fork創(chuàng)建一個子進(jìn)程。2.子進(jìn)程把新的AOF寫道一個臨時文件里，并不會依賴現(xiàn)有的AOF文件，只需要讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)。這里就優(yōu)化了很多不必要的數(shù)據(jù)。

3.主進(jìn)程這時候會依舊將新的變動寫到內(nèi)存里，也會寫到現(xiàn)有的AOF文件里，即使子進(jìn)程重寫失敗，數(shù)據(jù)也不會丟失。4.主進(jìn)程獲取到子進(jìn)程AOF重寫完成的信號后，會把新的變動追加到新的AOF文件里。

5.最后使用新的AOF文件替換掉原來的AOF文件。

如果啟用了AOF持久化，Redis啟動時會先檢查AOF文件是否存在，如果存在就直接加載AOF文件，如果不存在就檢查RDB文件是否存在，如果存在就加載，不存在就直接啟動Redis。

在Redis4.0之后，推出了RDB-AOF混合持久化方式并作為默認(rèn)方式，RDB全量保存，AOF增量保存，集成了它們各自的優(yōu)點。

5.SpringBoot整合Redis

首先在依賴項里面添加redis啟動器

spring-boot-starter-data-redis

然后在配置文件里面進(jìn)行相關(guān)的配置，更多的配置可以看RedisProperties.java源碼查看。

spring.redis.host=127.0.0.1    #redis地址spring.redis.port=6379    #redis服務(wù)端口號

最后注入相關(guān)的類

//操作的是復(fù)雜類型，比如各種實體類@AutowiredRedisTemplate redisTemplate//操作的是字符串@AutowiredStringRedisTemplate stringRedisTemplate

SpringBoot框架下對Redis的操作不像Jedis那樣可以直接使用原生的Redis命令，具體的API大家可以自行搜索相關(guān)的文檔。

不過推薦使用一些SpringBoot的Redis工具類，工具類會對 RedisTemplate和StringRedisTemplate的方法進(jìn)行封裝，而封裝后的方法名和Redis原生命令是一樣的。

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