Redis最新入門教程

Redis 是互聯網技術領域中使用最廣泛的存儲中間件，它是 Remote Dictionary Service 三個單詞中加粗字母的組合。它是一個存儲在磁盤上的內存數據庫。數據模型是鍵-值對，但支持許多不同類型的值：Strings, Lists, Sets, Sorted Sets, Hashes。

1.安裝Redis

Redis 官方不建議在 windows 下使用 Redis，所以官網沒有 Windows 版本可以下載。但是官方給出了一個在 Windows 下使用Redis的方法：Install Redis on Windows，具體操作就是安裝 WSL，然后在電腦上運行 Ubuntu，大家也可以嘗試。

對于我們本地開發與學習，下載非官方的 Windows 版本就可以。這里推薦兩個 Windows 版本的 Redis 倉庫：

• 微軟的開源 Windows版本 --> 這個項目已經不再被維護了，最高版本為 3.2.100。
• redis-windows 項目 --> 借助 GitHub Actions 強大的自動化構建能力，實時編譯最新版本的 Redis for Windows 系統。版本和官方保持一致，推薦👍

note：建議使用 Windows 版本進行本地開發，并按照 Redis 官方指導將其部署在 Linux 上用于生產環境。

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安裝流程：

• 下載 Redis Latest for Windows。

  

• 解壓，直接運行項目中的 start.bat 腳本，一鍵啟動。或者使用命令行啟動 redis-server.exe redis.conf。

  

  note：使用 Redis 時，這個窗口不可以關閉。若想要停止 Redis 服務，直接關閉窗口。

2.連接Redis

Redis 本身就自帶了一個命令行客戶端，可以直接通過 redis-cli 命令來連接 Redis 服務。如下所示，表明連接成功：

這里推薦兩款好用的 Redis 圖形化客戶端，大家可以根據自己喜好下載：

• AnotherRedisDesktopManager，github 已經有 32k+ 的 star 了。
• Redis Insight，官方 Redis 數據庫工具。

由于我個人喜歡使用官方版本，所以接下來介紹一下 Redis Insight 的安裝：進入官網 Redis Insight 下載安裝包，然后一直下一步即可安裝成功。第一次打開勾選上 I have read and understood the Terms 點擊 Submit 就好，其他選項（主要是隱私設置以及通知設置）不用勾選。這樣就可以開始使用 Redis Insight了。

3.Redis環境變量配置

每次連接 Redis 都必須到解壓后的目錄，才可以輸入啟動命令。所以通過配置環境變量，解決這一問題。

• 復制 Redis 的地址。Example: D:\Redis\Redis-8.0.0-Windows-x64-cygwin

  

• 「環境變量」->「系統變量」->「path」->「編輯」->「新建」，粘貼 Redis 路徑。

  

這樣在任何位置，打開 cmd 就可以輸入 Redis 的命令了。

• 啟動 Redis：

  redis-server
  

• 連接 Redis：

  redis-cli
  

4.入門Redis

4.1 Redis的數據結構

Redis 有 5 種基礎數據結構，String、Hash、List、Set、SortedSet。除此之外，還有 HyperLogLog、Geo、Pub/Sub 等高級數據結構。

• string（字符串）: 基本的數據存儲單元，可以存儲字符串、整數或者浮點數。
• hash（哈希）:一個鍵值對集合，可以存儲多個字段。
• list（列表）:一個簡單的列表，可以存儲一系列的字符串元素。
• set（集合）:一個無序集合，可以存儲不重復的字符串元素。
• zset(sorted set：有序集合): 類似于集合，但是每個元素都有一個分數（score）與之關聯。
• 位圖（Bitmaps）：位數組，可以對字符串進行位操作。常用于實現布隆過濾器等位操作。
• 超日志（HyperLogLogs）：用于基數統計，可以估算集合中的唯一元素數量。
• 地理空間（Geospatial）：用于存儲地理位置信息，支持地理空間索引和半徑查詢。
• 發布/訂閱（Pub/Sub）：一種消息通信模式，允許客戶端訂閱消息通道，并接收發布到該通道的消息。
• 流（Streams）：用于消息隊列和日志存儲，支持消息的持久化和時間排序。
• 模塊（Modules）：Redis 支持動態加載模塊，可以擴展 Redis 的功能。

4.2 Redis的Key

Redis 鍵命令用于管理 redis 的鍵。Redis 鍵命令的基本語法如下：

COMMAND KEY_NAME

127.0.0.1:6379> set name redis
OK
127.0.0.1:6379> del name
(integer) 1

• del 命令用來刪除一個鍵值對，(integer) 1 表示執行成功，(integer) 0 表示執行失敗。
• exists 命令用來測試一個鍵值對是否存在，(integer) 1 表示存在，(integer) 0 表示不存在。

4.3 Redis-String

String 類型是 Redis 最基本的數據類型，string 類型的值最大能存儲 512MB。

常用命令：

• SET key value：設置鍵的值。
• GET key：獲取鍵的值。
• INCR key：將鍵的值加 1。
• DECR key：將鍵的值減 1。
• APPEND key value：將值追加到鍵的值之后。

127.0.0.1:6379> set name1 xiaoming
OK
127.0.0.1:6379> get name1
"xiaoming"

4.4 Redis-Hash

Hash 是一個 string 類型的 field 和 value 的映射表，hash 特別適合用于存儲對象。每個 hash 最多可以存儲 $2^{32}?1$ 個鍵值對。

常用命令：

• HSET key field value：設置哈希表中字段的值。
• HGET key field：獲取哈希表中字段的值。
• HGETALL key：獲取哈希表中所有字段和值。
• HDEL key field：刪除哈希表中的一個或多個字段。

127.0.0.1:6379> hset student id 1 name "zhangsan" gender "男"
(integer) 3
127.0.0.1:6379> hgetall student
1) "id"
2) "1"
3) "name"
4) "zhangsan"
5) "gender"
6) "\xe7\x94\xb7"
127.0.0.1:6379> hget student name
"zhangsan"
127.0.0.1:6379> hget student id
"1"

4.5 Redis-List

List 是簡單的字符串列表，按照插入順序排序。你可以添加一個元素到列表的頭部（左邊）或者尾部（右邊）。列表最多可以存儲 $2^{32}?1$ 個元素。

常用命令：

• LPUSH key value：將值插入到列表頭部。
• RPUSH key value：將值插入到列表尾部。
• LPOP key：移出并獲取列表的第一個元素。
• RPOP key：移出并獲取列表的最后一個元素。
• LRANGE key start stop：獲取列表在指定范圍內的元素。

127.0.0.1:6379> lpush order first second
(integer) 2
127.0.0.1:6379> lrange order 0 1
1) "second"
2) "first"
127.0.0.1:6379> lpush order third
(integer) 3
127.0.0.1:6379> lrange order 0 3
1) "third"
2) "second"
3) "first"
127.0.0.1:6379> lrange order 0 2
1) "third"
2) "second"
3) "first"
127.0.0.1:6379> lrange order 0 1
1) "third"
2) "second"

4.6 Redis-Set

Set 是 string 類型的無序集合。集合是通過哈希表實現的，所以添加，刪除，查找的復雜度都是 O(1)。集合中最大的成員數為 $2^{32}?1$。

常用命令：

• SADD key value：向集合添加一個或多個成員。
• SREM key value：移除集合中的一個或多個成員。
• SMEMBERS key：返回集合中的所有成員。
• SISMEMBER key value：判斷值是否是集合的成員。

127.0.0.1:6379> sadd color red yellow blue
(integer) 3
127.0.0.1:6379> smembers color
1) "red"
2) "yellow"
3) "blue"
127.0.0.1:6379> srem color red
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers color
1) "yellow"
2) "blue

4.7 Redis-Zset

zset 和 set 一樣也是 string 類型元素的集合,且不允許重復的成員。不同的是每個元素都會關聯一個 double 類型的分數。redis 正是通過分數來為集合中的成員進行從小到大的排序。zset 的成員是唯一的，但分數(score)卻可以重復。

常用命令：

• ZADD key score value：向有序集合添加一個或多個成員，或更新已存在成員的分數。
• ZRANGE key start stop [WITHSCORES]：返回指定范圍內的成員。
• ZREM key value：移除有序集合中的一個或多個成員。
• ZSCORE key value：返回有序集合中，成員的分數值。

127.0.0.1:6379> zadd class 100 "one" 90 "two" 100 three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange class 0 2
1) "two"
2) "one"
3) "three"
127.0.0.1:6379> zscore class two
"90"

5.在Java中使用Redis

• 第一步，在項目中添加 Jedis（Java 和 Redis 的混拼）依賴：

  <dependency><groupId>redis.clients</groupId><artifactId>jedis</artifactId><version>8.0.0</version>
  </dependency>
  

• 第二步，新建 UserInfo（用戶信息）類：

  package org.example;public class UserInfo {private String name;private int age;public UserInfo() {}public UserInfo(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public int getAge() {return age;}public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "UserInfo{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}
  }
  

• 第三步，在項目中添加 Gson（用于序列化和反序列化用戶信息）依賴：

  <dependency><groupId>com.google.code.gson</groupId><artifactId>gson</artifactId><version>2.8.6</version><scope>compile</scope>
  </dependency>
  

• 第四步，新建測試類 RedisTest：

  public class RedisTest {// 定義 Redis 中存儲用戶信息的鍵private static final String REDIS_KEY = "user";public static void main(String[] args) {// 創建 Jedis 實例，連接到本地 Redis 服務器，端口為 6379Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);// 創建 Gson 實例，用于 Java 對象和 JSON 字符串之間的轉換Gson gson = new Gson();// 創建 UserInfo 對象，存儲用戶信息UserInfo userInfo = new UserInfo("魚兒也有煩惱", 18);// 將 UserInfo 對象轉換為 JSON 字符串，并存儲到 Redis 中jedis.set(REDIS_KEY, gson.toJson(userInfo));// 從 Redis 中獲取 JSON 字符串，并轉換為 UserInfo 對象UserInfo getUserInfoFromRedis = gson.fromJson(jedis.get(REDIS_KEY), UserInfo.class);// 打印從 Redis 中獲取的用戶信息System.out.println("get:" + getUserInfoFromRedis);// 打印指定鍵是否存在于 Redis 中System.out.println("exists:" + jedis.exists(REDIS_KEY));// 刪除 Redis 中指定鍵對應的值，并打印刪除的鍵的數量System.out.println("del:" + jedis.del(REDIS_KEY));// 嘗試獲取已刪除鍵的值，并打印結果System.out.println("get:" + jedis.get(REDIS_KEY));}
  }
  

• 輸出結果：

  get:UserInfo{name='魚兒也有煩惱', age=18}
  exists:true
  del:1
  get:null
  

6.緩存雪崩、擊穿、穿透

6.1 緩存雪崩

概念：即緩存同一時間大面積的失效，這個時候來了一大波請求，都懟到數據庫上，最后數據庫處理不過來崩了。

業務場景舉例：APP首頁放著很多熱門數據，大型活動期間，首頁數據得按不同時間更新。就像零點要換一批新數據，舊數據剛過期，新數據還沒完全加載好。偏偏零點又有個小活動啟動，一下子來了好多人打開APP，服務器收到海量請求。可新數據沒加載完，緩存里大多找不到對應內容，這些請求全跑到數據庫那兒去了。數據庫應付不過來這么多請求，最后直接癱瘓了。

解決方案：

• 給過期時間加個隨機時間。需要注意的是，這里設置的隨機過期時間并非短短幾秒，而是可以長達數分鐘。這是因為當數據量龐大時，再結合上述場景，考慮到Redis采用單線程處理數據的特性，僅僅幾秒的緩沖時間，根本無法確保所有新數據都能加載完畢。 因此，在設置過期時間時，寧長勿短。畢竟無論時間長短，數據最終都會過期，從最終效果來看并無差別。而且，適當擴大過期時間范圍，能讓Redis的key分布得更加分散。這樣一來，Redis在批量處理過期key時，阻塞時間也會相應縮短，有效提升系統運行效率。
• 加互斥鎖，但這個方案會導致吞吐量明顯下降。（上述例子不合適用）
• 熱點數據不設置過期。不過期的話，正常業務請求自然就不會打到數據庫了。

6.2 緩沖擊穿

概念：緩存擊穿是指一個熱點 key 過期或被刪除后，導致線上原本能命中該熱點 key 的請求，瞬間大量地打到數據庫上，最終導致數據庫被擊垮。

業務場景舉例：出現情況一般是誤操作，比如設置錯了過期時間、誤刪除導致的。

解決方案：

• 仔細檢查每一處代碼細節，確保沒有潛在問題。對于熱點數據，要明確制定清晰的過期策略：究竟需不需要設置過期時間？如果需要，具體在何時讓數據過期？這些都要有明確的規劃。
• 線上誤操作問題，需加強權限管理，特別是線上權限必須審核，防止誤操作。

6.3 緩沖穿透

概念：客戶端請求緩存和數據庫中不存在的數據，導致所有的請求都打到數據庫上。如果請求很多，數據庫依舊會掛掉。

業務場景舉例：

• 數據庫主鍵 id 都是正數，然后客戶端發起了 id = -1 的查詢。
• 一個查詢接口，有一個狀態字段 status，其實 0 表示開始、1 表示結束。結果有請求一直發 status=3 的請求過來。

解決方案：

• 做好參數校驗，對于不合理的參數要及時 return 結束。
• 對于查不到數據的 key，也將其短暫緩存起來。比如 30s。這樣能避免大量相同請求瞬間打到數據庫上，減輕壓力。
• 提供一個能迅速判斷請求是否有效的攔截機制，比如布隆過濾器，Redis 本身就具有這個功能。可以利用 Redis 維護所有合法的鍵（key），當有請求到來時，先通過布隆過濾器檢查請求參數中的鍵是否合法。若不合法，就直接返回響應結果；若合法，再從緩存或者數據庫里獲取所需數據。

6.4 業務可靠性處理

• 提高 Redis 可用性。

  Redis 要么用集群架構，要么用主從 + 哨兵。保證 Redis 的可用性。

  光搞主從架構，沒加哨兵的話，出問題根本不會自動切換。要是趕上業務高峰期或者搞活動的時候服務器掛了，等系統報警、排查問題、跟團隊溝通完，再等運維來修，黃花菜都涼了！

• 減少對緩存的依賴。

  對于熱點數據，可以考慮加上本地緩存，比如：Guava、Ehcache，更簡單點，hashMap、List 等也可以。減少 Redis 壓力的同時，還能提高性能，一舉兩得。

• 業務降級。

  從保護下游接口或者數據庫的方面來想，在碰到大流量的情況時，搞個限流措施挺有必要的。就算緩存突然崩了，也不至于讓下游直接全垮掉。還有，那些能降級的功能就降級。提前把降級開關和降級邏輯寫好，到了關鍵時候，全指望著它們來穩住局面呢。

🤗🤗🤗

參考

• Redis官方Commands查閱