第二章 API的理解和使用

2.1.1全局命令

Key * 查看所有鍵，(慎用，會把所有鍵都遍歷一次并列出)

Dbsize 查看鍵總數，不會遍歷所有鍵，只是從內置函數中讀取一個數

Exists [key] 檢查鍵是否存在

Del [key] 刪除鍵

Expire [key] [seconds] 設置鍵過期時間

Type [key] 鍵的數據結構類型

2.1.2數據結構和內部編碼

Type命令實際返回的就是當前鍵的數據結構類型：string字符串,hash哈希,list列表,set集合,zset有序集合，但這些只是redis對外的數據結構，

?

?

實際上每種數據結構都有自己底層的內部編碼實現，而且試多種實現，這樣redis會在合適的場景選擇合適的內部編碼

　　　　　　String raw，int，embstr

　　　　　　Hash hashtable，ziplist

Key 　　　　List linkedlist，ziplist

　　　　　　Set hashtable，intset

　　　　　　Zset skiplist，ziplist

可以通過object encoding命令查詢內部編碼。這樣的設計可以適應不同業務場景

2.1.3單線程架構

Redis使用了單線程架構和I/O多路復用模型來實現高性能的內存數據庫服務。

客戶端與服務端的模型可以簡化為：發送命令，執行命令，返回結果三步。

其中第二步因為redis是單線程來處理命令的，所以一條命令從客戶端到達服務端不會立刻被執行，所有命令都會進入一個隊列中，然后逐個被執行。這樣可以避免并發的問題。

為什么單線程還能這么快？

第一，純內存訪問，redis將所有數據放在內存中，內存的響應時長大約在100納秒，這是redis達到每秒萬級別訪問的重要基礎。

第二，非阻塞I/O，Redis使用epoll作為io多路復用技術的實現，再加上redis自身的事件處理模型將epoll中的連接，讀寫，關閉都轉換為事件，不在網絡io上浪費過多的時間

單線程避免了線程切換和竟態產生的消耗。

2.2字符串

是最基礎的數據類型，其它幾種數據類型也是在字符串的基礎上構建的；實際上字符串類型的值還可以是：字符串，數字，二進制，但值不能超過512MB

2.2.1命令

設置值

Set key value [ex seconds] [px milliseconds] [nx|xx]

Ex seconds:設置秒級過期時間

px milliseconds：設置毫秒級過期時間

Nx 鍵必須不存在，才可以設置成功，用于添加

Xx：與nx相反，鍵必須存在，才可以設置成功，用于更新

獲取值

　　Get key

批量設置值：

　　Mset key value [key value key value]

批量獲取

　　Mget key [key key key]

計數

　　Incr key

命令用于對值進行自增操作，返回結果又3種：

?

值不是整數，返回錯誤

值是整數，返回自增后結果

鍵不存在，按照值為0自增，返回結果為1

?

相關的還提供了decr自減，incrby自增指定數字，decrby自減指定數字，incrbyfloat自增浮點型

追加命令

　　Append key value

向value的尾部追加值

字符串長度：

　　strlen key

設置并返回原值

　　Getset key value

設置指定位置的字符

　　Setrange key offeset value

獲取部分字符串

　　Getrange key start end

2.2.2內部編碼

字符串類型有三種內部編碼：

Int：8個字節的長整形

Embstr:小于等于39個字節的字符串

Raw：大于39個字節的字符串

Redis會根據當前值的類型和長度決定使用那種內部編碼

2.2.3使用場景

緩存功能；

使用redis作為系統的緩存層關系型數據庫作為數據層。Reids具有支撐高并發的特性，所以緩存通常能起到加速讀寫和降低后端壓力的作用。

?

UserInfo getUserInfo(long id){

1,檢查redis種是否存在用戶信息

2，從redis種獲取session信息

3，如果沒有則序列化到redis

}

?

計數

許多應用都會使用redis實現計數功能

共享session

一個分布式web服務將用戶的session信息保存再各個服務器中，這會造成一個問題：出于負載均衡的考慮，分布式服務會將用戶的訪問均衡到不同的服務器上，用戶刷新一次會造成重復登陸的現象。為了解決這個問題，可以使用redis將用戶的session進行集中管理，每次用戶更新或者查詢登陸信息都直接從reids種獲取信息

限數

很多應用出于安全考慮，會再每次進行登陸時，讓用戶輸入驗證碼，但為了短信接口不被頻繁訪問會限制用戶每分鐘獲取驗證碼的頻率，例如一分鐘不能超過5次。

2.3哈希

哈希類型是指鍵值本身又是一個鍵值結構。

Key - value={

{field，value} {field，value} {field，value}...}

2.3.1命令

設置值 hset key field value

獲取值 hget key field

刪除field： hdel field [field...]

計算個數：hlen key

批量操作：

Hmget key field

Hmset key value[field value,field value]

是否存在：hexists key field

獲取所有的field：hkeys key

獲取所有的value：hvals key

獲取所有的field-value：hgetall key

計算value的字符串長度：hstrleng key value

2.3.2內部編碼

Ziplist壓縮列表：當哈希類型元素個數小于hash-max-ziplist-entries配置(默認512個)，同時所有值都小于hash-max-ziplist-value配置(默認配置64字節)時，redis會使用ziplist作為內部實現

Hashtable哈希表：當不滿足壓縮列表時自動升級為哈希表，hashtable的讀寫時間復雜度O(1)

2.3.3使用場景

可以將關系型數據庫表記錄的數據(user表)通過userID緩存到redis中。

比如將整個用戶的關聯信息通過json緩存到field中

需要注意兩點哈希類型是稀疏的，而關系型數據庫是完全結構化的。

關系型數據庫可以做復雜的關系查詢，而reids去模擬關系型復雜查詢開發難度高維護成本高

2.4列表

列表用力啊存儲多個有序的字符串，如圖由五個元素組成的列表，列表中的每個字符串成為元素，一個列表最多存2的32次方-1個元素。

再redis中，可以對列表兩端進行插入和彈出，還可以獲取指定范圍的元素列表，獲取指定索引下表的元素。列表是一種比較靈活的數據結構，可以充當棧和隊列的角色，再實際開發中由很多的應用場景。

　　列表有兩個特點：一.列表中的元素是有序的；二.列表中的元素可以重復。

2.4.1命令

l?添加命令：lpush，rpush，linsert

l?查看： lrange，lindex，llen

l?刪除： lpop，rpop，lrem，ltrim

l?修改： lset

l?阻塞操作：blpop，brpop

從右邊插入元素：rpush key value [value1 value2 value3...]

Rpush listkey a b c d e

?

從左到右查看元素lrange listkey 0 -1

?

向某個元素前后插入元素：linsert key before|after prvot value

Linsert listkey before b net

查找

獲取指定范圍內的元素列表

lrange key start end

lrange操作會獲取列表指定索引范圍所有的元素。索引下標有兩個特點：

第一，索引下標從左到右分別是0到N-1，但從右到左分別是-1到-N。

第二，lrange中的end選項包含了自身。Eg:想獲取列表的第2到第4個元素

獲取列表指定索引下標的元素 lindex key index

　　Eg：獲取當前列表最后一個元素a

?

lindex listkey -1

獲取當前列表長度llen key

刪除

從列表左側彈出元素

?

刪除指定元素lrem key count value

Lrem命令會從列表中找到等于vlaue元素進行刪除，根據count的不同分為三種情況：

Count>0:從左到右，刪除最多count個元素

Count<0:從右到左，刪除最多count絕對值個元素

Count=0：刪除所有。

例如先向列表中插入4個a，然后刪除列表a左側的4個元素

?

按索引范圍修剪列表元素ltrim key start end

?

修改，修改指定索引下標的元素：lset key index newValue

2.4.2內部編碼

列表類型的內部編碼右兩種。

Ziplist（壓縮列表）：當列表的元素個數小于list-max-ziplist-entries配置(默認512個)，同時列表種每個元素的值都小于list-max-ziplist-value配置時（默認64字節），redis會選用ziplist來作為列表的內部實現來減少內存的使用。

Linkedlist（鏈表）

2.4.3使用場景

消息隊列

文章列表：每個用戶右屬于自己的文章列表，需要分頁展示文章列表。此時可以考慮使用列表。因為列表不但時有序的，而且支持按索引范圍獲取元素。（文章內容可以使用hash結構來存儲）

2.5集合

集合類型也是用來保存多個字符串元素，但和列表類型不一樣的是集合中不可以有重復元素，并且集合中的元素是無序的，不能通過索引下標獲取元素。Redis除了支持集合內的增刪改查，同時還支持多個集合取交集/并集/差集

2.5.1命令

添加元素：sadd key element [ele ele ele]

刪除元素：srem key element [ele ele ele]

計算元素個數：scard key ?他不會遍歷整個集合而是取內部變量

判斷元素是否在集合中：siselember key element

隨機從集合返回指定個數元素 srandmember key [count]

從集合中隨機彈出元素：spop key

獲取所有集合元素：smembers key

集合間操作

求多個集合的交集：sinter key [key key...]

求多個集合的并集：sunion key [key key...]

求多個集合的差集：sdiff key ?[key key...]

將交集，并集，差集的結果保存

sinterstore destination key ?[key key...]

如上

2.5.2內部編碼

Intset（整數集合）：當集合中的元素都是整數且元素個數小于set-max-intset-entries配置(默認512個)時，redis會選用intset來作為集合的內部實現，從而減少內存使用。

Hashtable：當集合類型無法滿足intset的條件時，使用hashtable作為它的內部實現。

2.5.3使用場景

　　用戶標簽，一個用戶可能有很多的興趣愛好。

2.6有序集合

有序集合保留了集合不能有重復成員的特性，但不同的時，有序集合中的元素可以排序。但是它和列表使用索引下標作為排序依據不同的時，它給每個元素設置一個分數作為排序的依據。注意，元素不能重復但是score可以重復

2.6.2內部編碼

Ziplist（壓縮列表）：當有序集合元素個數小于zset-ziplist-entries配置（默認128個），同時每個元素的值都小于zset-max-ziplist-value配置（默認64字節）時，redis會用ziplist來作為有序集合的內部實現。

Skiplist（跳躍表）

2.6.3使用場景

排行榜系統。

2.7鍵管理

2.7.1單個鍵管理

鍵重命名： rename key newkey

如果在rename之前，鍵已經存在，那么它的值也將被覆蓋。為了防止被強行rename，redis提供了renamenx命令，確保只有newkey不存在時才被覆蓋。注意：

由于重命名鍵期間會執行del命令刪除舊鍵，如果鍵對應的值比較大，會存在阻塞的可能性

如果rename和renamenx中的key和newkey如果是相同的，在3.2版本中時可以的，在3.2以前會報錯。

隨機返回一個鍵：randomkey

2.7.2遍歷鍵

Keys [pattern]替代pattern是* ? [] \x

Keys * 獲取所有的鍵

* 代表所有

？ 代表匹配一個字符

[] 代表匹配部分字符

\x 用來做轉義；比如要匹配星號則需要轉義

Keys是會造成阻塞所以一般不建議在生產環境上使用

漸進式遍歷

從2.8版本后，提供了一個新的命令scan，它通過漸進式遍歷的方式解決keys在遍歷是帶來的阻塞問題。每次scan命令的時間復雜的是O（1）。但要真正實現keys的功能，需要執行多次scan。

每次執行scan，可以想象成掃描了一個字段中的一部分鍵，直到將字典中的所有鍵遍歷完畢。使用方法：Scan cursor [match pattern] [count number]

Cursor是必須參數，實際上cursor是一個游標，第一次遍歷從0開始，每次scan遍歷完都會返回當前游標的值，直到游標值為0標識遍歷結束。

Match pattern是可選參數，它的作用類似與模式匹配，這點和keys的模式匹配很想。

Count number是可選參數，它的作用是表名每次遍歷鍵的個數默認值是10，可以適當增大。

Scan雖然有效的解決了keys命令可能產生的阻塞問題，但scan并非完美 ，如果在scan的過程中如果有鍵發生了變化(增刪改)，那么便利的效果可能會碰到新增的鍵沒有被查到，遍歷出的鍵重復了等情況。

也就是說scan并不能完整的遍歷出所有的鍵。