Redis
一 认识 NoSQL
1. SQL与NoSQL对比
| 对比项 |
SQL |
NoSQL |
| 数据结构 |
结构化 Structured |
非结构化 |
| 数据关联 |
关联的 Relational |
无关联的 |
| 查询方式 |
SQL 查询 |
非 SQL |
| 事务特性 |
ACID |
BASE |
| 存储方式 |
磁盘 |
内存 |
| 扩展性 |
垂直扩展 |
水平扩展 |
| 使用场景 |
数据结构固定；对数据安全性、一致性要求较高 |
数据结构不固定；对一致性、安全性要求不高；对性能要求高 |
2. NoSQL 类型
- 键值类型：Redis
- 文档类型：MongoDB
- 列类型：HBase
- Graph 图类型：Neo4j
二 认识 Redis
1. 定义
Redis 远程字典服务器 基于内存的键值型 NoSQL 数据库
2. 常用于：
- 缓存
- 登录验证码
- Session 共享
- 排行榜
- 计数器
- 分布式锁
- 消息队列
- 热点数据存储
3. Redis特征
- 键值 key-value 类型
- Redis 以 key-value 的形式存储数据。
- value 支持多种数据结构，功能丰富。
- 单线程
- Redis 主要命令执行是单线程的。
- 每个命令具备原子性。
- 低延迟、速度快
- Redis 基于内存操作。
- 使用 IO 多路复用。
- 编码设计良好，所以读写速度快。
- 支持数据持久化
- Redis 虽然主要基于内存，但可以把数据保存到磁盘。
- 防止服务器重启后数据全部丢失。
- 支持主从集群、分片集群
- 可以通过主从复制提高读能力和可用性。
- 可以通过分片集群提升容量和并发能力。
- 支持多语言客户端
- Java、Python、PHP、Go、Node.js 等语言都可以连接 Redis。
4. Redis 常见数据类型
| 数据类型 |
说明 |
常见用途 |
| String |
字符串类型，最基础类型 |
缓存、验证码、计数器 |
| Hash |
哈希类型，类似 Java 中的 Map |
存储对象信息 |
| List |
列表类型，有序可重复 |
消息队列、任务列表 |
| Set |
集合类型，无序不重复 |
去重、共同好友 |
| ZSet |
有序集合，带分数排序 |
排行榜、积分排名 |
5. Redis 和 MySQL 的区别
| 对比项 |
Redis |
MySQL |
| 数据库类型 |
NoSQL 数据库 |
关系型数据库 |
| 数据结构 |
key-value |
表结构 |
| 存储位置 |
主要在内存 |
主要在磁盘 |
| 查询方式 |
Redis 命令 |
SQL 语句 |
| 速度 |
快 |
相对较慢 |
| 事务特性 |
较弱 |
支持 ACID |
| 常见用途 |
缓存、高并发读写 |
持久化业务数据 |
6. Redis 的持久化方式
Redis 支持把内存中的数据保存到磁盘，常见方式有：
- RDB
- 定时生成数据快照。
- 优点：恢复速度快，文件小。
- 缺点：可能丢失最近一段时间的数据。
- AOF
- 记录每一次写操作命令。
- 优点：数据更安全。
- 缺点：文件可能较大，恢复速度相对慢。
三 Redis配置内容
1. 网络与后台运行配置
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| # 监听的地址，默认是127.0.0.1，会导致只能在本地访问
# 修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问，生产环境不要设置为0.0.0.0
bind 0.0.0.0
# 守护进程，修改为yes后即可后台运行
daemonize yes
# 密码，设置后访问Redis必须输入密码
requirepass 123321
|
2. 端口、目录、数据库、内存和日志配置
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| # 监听的端口,Redis 默认端口号是6379
port 6379
# 工作目录，默认是当前目录，也就是运行redis-server时的命令
# 日志、持久化等文件会保存在这个目录
dir .
# 数据库数量，设置为1，代表只使用1个库
# 默认有16个库，编号0~15
databases 1
# 设置redis能够使用的最大内存
maxmemory 512mb
# 日志文件，默认为空，不记录日志，可以指定日志文件名
logfile "redis.log"
```
## 四 Redis相关命令
**1. 通用命令**
| 命令 | 作用 |
| -------------------- | ----------- |
| keys * | 查看所有 key |
| keys user:* | 按规则查看 key |
| scan 0 | 渐进式扫描 key |
| exists key | 判断 key 是否存在 |
| del key | 删除 key |
| type key | 查看 key 类型 |
| expire key 秒数 | 设置过期时间 |
| ttl key | 查看剩余过期时间 |
| persist key | 取消过期时间 |
| rename oldkey newkey | 修改 key 名称 |
| randomkey | 随机返回一个 key |
| select 0 | 切换数据库 |
| flushdb | 清空当前数据库 |
| flushall | 清空所有数据库 |
**2. String类型**
* **介绍**
| 内容 | 示例 |
| -------- | ----------------------------------- |
| 普通字符串 | name = zhangsan |
| 数字 | age = 18 |
| JSON 字符串 | user = {"name":"zhangsan","age":18} |
| 验证码 | code = 123456 |
| token | token = xxxxxx |
* **命令**
| 命令 | 作用 |
| ---------------------------- | ------------ |
| set key value | 设置值 |
| get key | 获取值 |
| mset key1 value1 key2 value2 | 设置多个值 |
| mget key1 key2 | 获取多个值 |
| incr key | 自增 1 |
| decr key | 自减 1 |
| incrby key 数字 | 增加指定整数 |
| decrby key 数字 | 减少指定整数 |
| incrbyfloat key 数字 | 增加小数 |
| setex key 秒 value | 设置值并指定秒级过期时间 |
| setnx key value | key 不存在时才设置 |
| append key value | 追加字符串 |
| strlen key | 获取字符串长度 |
| getrange key start end | 截取字符串 |
| setrange key offset value | 修改指定位置内容 |
| getset key value | 获取旧值并设置新值 |
* **场景**
| 场景 | 示例 |
| -------- | ------------------------------ |
| 缓存数据 | set user:1 "张三" |
| 验证码 | setex code:1001 60 123456 |
| 计数器 | incr article:readcount:1 |
| 登录 token | setex token:user:1 3600 abc123 |
| 分布式锁 | set lock:order 1 nx ex 10 |
**3. Hash类型**
* **介绍**
| key | field | value |
| ------ | ------ | -------- |
| user:1 | name | zhangsan |
| user:1 | age | 18 |
| user:1 | gender | male |
* **命令**
| 命令 | 作用 |
| ------------------------- | --------- |
| hset key field value | 设置字段值 |
| hget key field | 获取字段值 |
| hmget key field1 field2 | 获取多个字段值 |
| hgetall key | 获取所有字段和值 |
| hdel key field | 删除字段 |
| hexists key field | 判断字段是否存在 |
| hkeys key | 获取所有字段名 |
| hvals key | 获取所有字段值 |
| hlen key | 获取字段数量 |
| hincrby key field 数字 | 字段整数自增 |
| hincrbyfloat key field 数字 | 字段小数自增 |
| hsetnx key field value | 字段不存在时才设置 |
* **场景**
| 场景 | 示例 |
| ---- | ------------ |
| 用户信息 | user:1 |
| 商品信息 | product:1001 |
| 购物车 | cart:user:1 |
| 订单信息 | order:1001 |
| 店铺信息 | shop:1 |
**4. List类型**
* **介绍**
| 特点 | 说明 |
| -------- | ------------- |
| 有序 | 按插入顺序保存 |
| 可重复 | 相同元素可以出现多次 |
| 可从两端操作 | 可以从左边或右边插入、删除 |
| 底层类似双端队列 | 适合做队列、栈 |
* **命令**
| 命令 | 作用 |
| ------------------------------- | --------- |
| lpush key value | 从左侧添加元素 |
| rpush key value | 从右侧添加元素 |
| lrange key start stop | 查看指定范围元素 |
| lindex key index | 根据下标获取元素 |
| llen key | 获取列表长度 |
| lpop key | 从左侧弹出元素 |
| rpop key | 从右侧弹出元素 |
| lrem key count value | 删除指定元素 |
| lset key index value | 根据下标修改元素 |
| ltrim key start stop | 截取列表 |
| linsert key before/after 元素 新元素 | 在指定元素前后插入 |
| blpop key timeout | 阻塞式左侧弹出 |
| brpop key timeout | 阻塞式右侧弹出 |
* **场景**
| 场景 | 说明 |
| ---- | --------- |
| 消息队列 | 一边插入，一边取出 |
| 任务队列 | 保存待处理任务 |
| 最新评论 | 保存最新几条评论 |
| 浏览记录 | 保存用户浏览顺序 |
| 栈结构 | 后进先出 |
| 队列结构 | 先进先出 |
**5. Set类型**
* **介绍**
| 特点 | 说明 |
| ------ | ----------- |
| 无序 | 元素没有固定顺序 |
| 不重复 | 相同元素只能保存一次 |
| 支持集合运算 | 可以求交集、并集、差集 |
* **命令**
| 命令 | 作用 |
| ------------------------------- | ---------- |
| sadd key member | 添加元素 |
| smembers key | 查看所有元素 |
| sismember key member | 判断元素是否存在 |
| scard key | 获取集合元素数量 |
| srem key member | 删除指定元素 |
| spop key | 随机删除并返回元素 |
| srandmember key | 随机返回元素，不删除 |
| smove source destination member | 移动元素 |
| sinter key1 key2 | 求交集 |
| sunion key1 key2 | 求并集 |
| sdiff key1 key2 | 求差集 |
| sinterstore result key1 key2 | 保存交集结果 |
| sunionstore result key1 key2 | 保存并集结果 |
| sdiffstore result key1 key2 | 保存差集结果 |
* **场景**
| 场景 | 说明 | 示例 |
| ---- | ------------ | ------------------------------------ |
| 去重 | 利用 Set 不重复特点 | 用户签到、访问 IP |
| 共同好友 | 使用交集 | sinter user:1:friends user:2:friends |
| 共同关注 | 使用交集 | 两个用户都关注了谁 |
| 推荐好友 | 使用差集 | A 关注但 B 未关注 |
| 标签系统 | 保存用户标签 | user:1:tags |
| 抽奖 | 随机获取元素 | srandmember users 1 |
| 点赞 | 保存点赞用户 ID | article:1:likes |
**6. ZSet/SortedSet**
* **介绍**
| 特点 | 说明 |
| ------- | -------------------- |
| 元素不重复 | member 不能重复 |
| 每个元素有分数 | 每个 member 都有一个 score |
| 按分数排序 | Redis 根据 score 进行排序 |
| 适合排行榜 | 比如积分榜、热度榜、成绩排名 |
* **命令**
| 命令 | 作用 |
| -------------------------------- | ----------- |
| zadd key score member | 添加元素 |
| zrange key start stop | 按分数从小到大查询 |
| zrevrange key start stop | 按分数从大到小查询 |
| zrange key start stop withscores | 查询时带分数 |
| zscore key member | 获取元素分数 |
| zrank key member | 获取从小到大排名 |
| zrevrank key member | 获取从大到小排名 |
| zrangebyscore key min max | 按分数范围查询 |
| zrevrangebyscore key max min | 按分数范围倒序查询 |
| zrem key member | 删除元素 |
| zincrby key increment member | 增加元素分数 |
| zcard key | 获取元素总数 |
| zcount key min max | 获取分数范围内元素数量 |
| zremrangebyrank key start stop | 按排名范围删除 |
| zremrangebyscore key min max | 按分数范围删除 |
* **场景**
| 场景 | 说明 |
| ----- | ------------ |
| 排行榜 | 按分数排名 |
| 成绩排名 | 按成绩高低排序 |
| 热度榜 | 按点赞数、浏览量排序 |
| 积分榜 | 按用户积分排序 |
| 延迟队列 | score 可以存时间戳 |
| 商品销量榜 | 按销量排序 |
## 五 Key 的层级结构
Redis 中常用 : 来分隔 key 的层级。
格式一般是：项目名:业务名: id:字段名
**Key 层级结构示例**
假设有一个用户模块，可以这样设计：
|
user:1:name
user:1:age
user:1:gender
user:2:name
user:2:age
user:2:gender
keys user:*
keys user:1:*
**常见业务场景写法**
| 场景 | Key 示例 | 类型 |
| -------- | ------------------ | ------ |
| 用户对象 | user:1 | Hash |
| 商品对象 | product:1001 | Hash |
| 验证码 | login:code:手机号 | String |
| 登录 token | login:token:user:1 | String |
| 购物车 | cart:user:1 | Hash |
| 商品库存 | stock:product:1001 | String |
| 文章点赞数 | article:1001:like | String |
| 排行榜 | rank:score | ZSet |
| 用户关注列表 | follow:user:1 | Set |
