Redis6数据类型篇
Redis6
- Redis简介
- Redis6的安装步骤
- Redis启动方式
- Redis介绍相关知识
- 常用五大数据类型
- Redis键(key)
- Redis字符串(String)
- 常用命令
- set < key >< value > ：添加键值对
- get < key > ：查询对应键值
- append < key >< value > :将给定的< value > 追加到原值的末尾，返回追加后字符串的长度
- strlen < key > :获得值的长度
- setnx < key >< value > :只有在 key 不存在时 设置 key 的值
- incr < key >
- decr < key >
- incrby / decrby < key >< 步长 > ：将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。
- mset < key1 >< value1 >< key2 >< value2 >
- mget < key1 >< key2 >< key3 >
- msetnx < key1 >< value1 >< key2 >< value2 >
- getrange < key >< 起始位置 >< 结束位置 >
- setrange < key >< 起始位置 >< value >
- setex < key ><过期时间>< value >
- getset < key >< value >
- 字符串(value)底层的数据结构
- Redis列表(List)---单键多值
- 常用命令
- lpush/rpush < key >< value1 >< value2 >< value3 > : 从左边/右边插入一个或多个值。
- lrange < key >< start >< stop >
- lpop/rpop < key > :从左边/右边吐出一个值。值在键在，值亡键亡
- rpoplpush < key1 >< key2 > ：从< key1 >列表右边吐出一个值，插到< key2 >列表左边。
- lrange mylist 0 -1 0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有）
- lindex < key >< index > :按照索引下标获得元素(从左到右)
- llen < key > :获得列表长度
- linsert < key > before(after) < value >< newvalue > : 在< value >的前后或者后面插入< newvalue >插入值
- lrem < key >< n >< value > ：从左边删除n个值为value(从左到右)
- lset< key >< index >< value >: 将列表key下标为index的值替换成value
- List底层数据结构
- Redis集合(Set)
- 常用命令
- sadd < key >< value1 >< value2 >
- smembers < key >取出该集合的所有值。
- sismember < key >< value >判断集合< key >是否为含有该< value >值，有1，没有0
- scard< key >返回该集合的元素个数。
- srem < key >< value1 >< value2 > 删除集合中的某个元素。
- spop < key >随机从该集合中吐出一个值，值全部吐出來后，集合也就不存在了
- srandmember < key >< n >随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
- smove < source >< destination >value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
- sinter < key1 >< key2 >返回两个集合的交集元素。
- sunion < key1 >< key2 >返回两个集合的并集元素。
- sdiff < key1 >< key2 >返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)
- set底层数据结构
- Redis哈希(Hash)
- 常用命令
- hset < key >< field >< value >: 给< key >集合中的 < field >键赋值< value >
- hget < key1 >< field >: 从< key 1>集合< field >取出 value
- hmset < field1 >< value1 >< field2 >< value2 >... ：批量设置hash的值
- hexists< key1 >< field > : 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。
- hkeys < key >: 列出该hash集合的所有field
- hvals < key > :列出该hash集合的所有value
- hincrby < key >< field >< increment > ：为哈希表 key 中的域 field 的值加上指定增量
- hsetnx < key >< field >< value >: 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在
- 数据结构
- Redis有序集合Zset(sorted set)
- 常用命令
- zadd < key >< score1 >< value1 >< score2 >< value2 >… :将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。
- zrange < key >< start >< stop > [WITHSCORES] :返回有序集 key 中，下标在< start >< stop >之间的元素 ,带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。
- zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]
- zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count] ：同上，改为从大到小排列。
- zincrby < key >< increment >< value > : 为元素的score加上增量
- zrem < key >< value > ：删除该集合下，指定值的元素
- zcount < key >< min >< max > :统计该集合，分数区间内的元素个数
- zrank < key >< value > ：返回该值在集合中的排名，从0开始。
- 数据结构
Redis简介
redis是一种高级的key:value存储系统，其中value支持五种数据类型：
1.字符串（strings）
2.字符串列表（lists）
3.字符串集合（sets）
4.有序字符串集合（sorted sets）
5.哈希（hashes）
而关于key，有几个点要提醒大家：
1.key不要太长，尽量不要超过1024字节，这不仅消耗内存，而且会降低查找的效率；
2.key也不要太短，太短的话，key的可读性会降低；
3.在一个项目中，key最好使用统一的命名模式，例如user:10000:passwd。
Redis6的安装步骤
步骤1 ：去官网下载最新版本的Redis,默认只支持Linux
步骤2: 将下载好的按照包，传输到linux下面的/opt目录 (使用Xftp5可以进行传输，或者别的也行)
步骤3: 安装Redis6
gcc --version :检查当前Linux中是否有gcc编译器，redis需要c语言环境支持
安装C 语言的编译环境 ：(如果已经有了，就不需要下载了)
yum install gcc（从yum服务器上下载gcc）
gcc存在的标识
下面解压redis6:
解压命令：tar -zxvf redis-6.2.1.tar.gz解压完成后进入目录：cd redis-6.2.1
在redis-6.2.1目录下再次执行make命令（只是编译好）
如果没有准备好C语言编译环境，make 会报错—Jemalloc/jemalloc.h：没有那个文件
解决方案：运行make distclean
在redis-6.2.1目录下再次执行make命令（只是编译好）
跳过make test 继续执行: make install
执行完make install 命令后，Redis6默认安装到 /usr/local/bin目录下面
查看默认安装目录：
redis-benchmark:性能测试工具，可以在自己本子运行，看看自己本子性能如何
redis-check-aof：修复有问题的AOF文件，rdb和aof后面讲
redis-check-dump：修复有问题的dump.rdb文件
redis-sentinel：Redis集群使用
redis-server：Redis服务器启动命令
redis-cli：客户端，操作入口
Redis启动方式
前台启动(不推荐)
前台启动，命令行窗口不能关闭，否则服务器停止
需要在bin目录下面启动，否则找不到redis-server在哪里
退出按ctrl+c
后台启动（推荐）
备份redis.conf
拷贝一份redis.conf到其他目录
cp redis.conf /etc/redis.conf
拷贝成功
后台启动设置daemonize no改成yes
在General栏里面:
修改redis.conf(128行)文件将里面的daemonize no 改成 yes，让服务在后台启动
Redis启动
来到usr/local/bin目录下以后，执行redis-server /etc/redis.conf 命令
用客户端访问：redis-cli
多个端口可以：redis-cli -p6379
ping 返回 PONG：检查Redis是否可用【相当于服务器和客户端在打招呼】
exit 或 quit：退出客户端，进入linux环境
Redis关闭
单实例关闭：redis-cli shutdown也可以进入终端后再关闭
多实例关闭，指定端口关闭：redis-cli -p 6379 shutdown
Redis介绍相关知识
Redis默认端口是6379
默认16个数据库，类似数组下标从0开始，初始默认使用0号库
使用命令 select 来切换数据库。如: select 8
统一密码管理，所有库同样密码。
dbsize查看当前数据库的key的数量
flushdb清空当前库
flushall通杀全部库
Redis是单线程+多路IO复用技术
多路复用是指使用一个线程来检查多个文件描述符（Socket）的就绪状态，比如调用select和poll函数，传入多个文件描述符，如果有一个文件描述符就绪，则返回，否则阻塞直到超时。得到就绪状态后进行真正的操作可以在同一个线程里执行，也可以启动线程执行（比如使用线程池）
串行 vs 多线程+锁（memcached） vs 单线程+多路IO复用(Redis)
（与Memcache三点不同: 支持多数据类型，支持持久化，单线程+多路IO复用）
常用五大数据类型
Redis键(key)
keys * 查看当前库所有key (匹配：keys *1)
exists key判断某个key是否存在
type key 查看你的key是什么类型
del key 删除指定的key数据
unlink key 根据value选择非阻塞删除
仅将keys从keyspace元数据中删除，真正的删除会在后续异步操作。
del和unlink 效果一样，只过不删除方式不一样，一个是立马删除，一个是后续操作中通过异步操作删除
expire key 10 10秒钟：为给定的key设置过期时间
ttl key 查看还有多少秒过期，-1表示永不过期，-2表示已过期
过期即意味着会删除掉过期的key以及对应value
select命令切换数据库
dbsize查看当前数据库的key的数量
flushdb清空当前库
flushall通杀全部库
Redis字符串(String)
String是Redis最基本的类型，你可以理解成与Memcached一模一样的类型，一个key对应一个value。
String类型是二进制安全的。意味着Redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。
String类型是Redis最基本的数据类型，一个Redis中字符串value最多可以是512M
常用命令
set < key >< value > ：添加键值对
*NX：当数据库中key不存在时，可以将key-value添加数据库
*XX：当数据库中key存在时，可以将key-value添加数据库，与NX参数互斥
*EX：key的超时秒数
*PX：key的超时毫秒数，与EX互斥
当数据库中key存在时，如果继续添加相同的key，会覆盖原先的key的值
get < key > ：查询对应键值
append < key >< value > :将给定的< value > 追加到原值的末尾，返回追加后字符串的长度
strlen < key > :获得值的长度
setnx < key >< value > :只有在 key 不存在时 设置 key 的值
incr < key >
将 key 中储存的数字值增1
只能对数字值类型的字符串操作，如果为空，新增值为1
decr < key >
将 key 中储存的数字值减1
只能对数字值类型的字符串操作，如果为空，新增值为-1
incrby / decrby < key >< 步长 > ：将 key 中储存的数字值增减。自定义步长。
原子性
所谓原子操作是指不会被线程调度机制打断的操作；
这种操作一旦开始，就一直运行到结束，中间不会有任何 context switch （切换到另一个线程）。
（1）在单线程中， 能够在单条指令中完成的操作都可以认为是"原子操作"，因为中断只能发生于指令之间。
（2）在多线程中，不能被其它进程（线程）打断的操作就叫原子操作。
Redis单命令的原子性主要得益于Redis的单线程。
mset < key1 >< value1 >< key2 >< value2 >
同时设置一个或多个 key-value对
mget < key1 >< key2 >< key3 >
同时获取一个或多个 value
msetnx < key1 >< value1 >< key2 >< value2 >
同时设置一个或多个 key-value 对，当且仅当所有给定 key 都不存在
原子性，有一个失败则都失败,即其中有一个key存在，那么此次操作不会生效
getrange < key >< 起始位置 >< 结束位置 >
获得值的范围，类似java中的substring，前包，后包
setrange < key >< 起始位置 >< value >
用 < value > 覆写< key >所储存的字符串值，从<起始位置>开始(索引从0开始)
用指定的字符串覆盖给定 key 所储存的字符串值，覆盖的位置从偏移量 offset 开始，覆盖的长度就是指定字符串的长度
setex < key ><过期时间>< value >
设置键值的同时，设置过期时间，单位秒。
getset < key >< value >
以新换旧，设置了新值同时获得旧值
字符串(value)底层的数据结构
String的数据结构为简单动态字符串(Simple Dynamic String,缩写SDS)。是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于Java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配.
如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间capacity一般要高于实际字符串长度len。当字符串长度小于1M时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过1M，扩容时一次只会多扩1M的空间。需要注意的是字符串最大长度为512M。
以上讲述针对的是value,不是key
Redis列表(List)—单键多值
Redis 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序。你可以添加一个元素到列表的头部（左边）或者尾部（右边）。
它的底层实际是个双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标的操作中间的节点性能会较差。
常用命令
lpush/rpush < key >< value1 >< value2 >< value3 > : 从左边/右边插入一个或多个值。
lpush类似单链表里面的头插法，后进去的排在前面
rpush类似单链表里面的尾插法，先进去排前面
lrange < key >< start >< stop >
按照索引下标获得元素(从左到右)
lpop/rpop < key > :从左边/右边吐出一个值。值在键在，值亡键亡
值全部取出来之后，对应的键(key)也就不存在了
rpoplpush < key1 >< key2 > ：从< key1 >列表右边吐出一个值，插到< key2 >列表左边。
lrange mylist 0 -1 0左边第一个，-1右边第一个，（0-1表示获取所有）
lindex < key >< index > :按照索引下标获得元素(从左到右)
llen < key > :获得列表长度
linsert < key > before(after) < value >< newvalue > : 在< value >的前后或者后面插入< newvalue >插入值
lrem < key >< n >< value > ：从左边删除n个值为value(从左到右)
lset< key >< index >< value >: 将列表key下标为index的值替换成value
List底层数据结构
List的数据结构为快速链表quickList
首先在列表元素较少的情况下会使用一块连续的内存存储，这个结构是ziplist，也即是压缩列表。
它将所有的元素紧挨着一起存储，分配的是一块连续的内存
当数据量比较多的时候才会改成quicklist
因为普通的链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间。比如这个列表里存的只是int类型的数据，结构上还需要两个额外的指针prev和next
Redis将链表和ziplist结合起来组成了quicklist。也就是将多个ziplist使用双向指针串起来使用。这样既满足了快速的插入删除性能，又不会出现太大的空间冗余。
Redis集合(Set)
简介
Redis set对外提供的功能与list类似是一个列表的功能，特殊之处在于set是可以自动排重的
当你需要存储一个列表数据，又不希望出现重复数据时，set是一个很好的选择，并且set提供了判断某个成员是否在一个set集合内的重要接口，这个也是list所不能提供的。
Redis的Set是string类型的无序集合。它底层其实是一个value为null的hash表，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。
一个算法，随着数据的增加，执行时间的长短，如果是O(1)，数据增加，查找数据的时间不变
常用命令
sadd < key >< value1 >< value2 >
将一个或多个 member 元素加入到集合 key 中，已经存在的 member 元素将被忽略
smembers < key >取出该集合的所有值。
sismember < key >< value >判断集合< key >是否为含有该< value >值，有1，没有0
scard< key >返回该集合的元素个数。
srem < key >< value1 >< value2 > 删除集合中的某个元素。
spop < key >随机从该集合中吐出一个值，值全部吐出來后，集合也就不存在了
srandmember < key >< n >随机从该集合中取出n个值。不会从集合中删除 。
smove < source >< destination >value把集合中一个值从一个集合移动到另一个集合
sinter < key1 >< key2 >返回两个集合的交集元素。
sunion < key1 >< key2 >返回两个集合的并集元素。
sdiff < key1 >< key2 >返回两个集合的差集元素(key1中的，不包含key2中的)
set底层数据结构
Set数据结构是dict字典，字典是用哈希表实现的。
Java中HashSet的内部实现使用的是HashMap，只不过所有的value都指向同一个对象。
Redis的set结构也是一样，它的内部也使用hash结构，所有的value都指向同一个内部值。
Redis哈希(Hash)
简介
Redis hash 是一个键值对集合
Redis hash是一个string类型的field和value的映射表，hash特别适合用于存储对象
类似Java里面的Map<String,Object>
用户ID为查找的key，存储的value用户对象包含姓名，年龄，生日等信息，如果用普通的key/value结构来存储
主要有以下2种存储方式：
每次修改用户的某个属性需要，先反序列化改好后再序列化回去。开销较大。
用户ID数据冗余
通过 key(用户ID) + field(属性标签) 就可以操作对应属性数据了，既不需要重复存储数据，也不会带来序列化和并发修改控制的问题
常用命令
hset < key >< field >< value >: 给< key >集合中的 < field >键赋值< value >
hget < key1 >< field >: 从< key 1>集合< field >取出 value
hmset < field1 >< value1 >< field2 >< value2 >… ：批量设置hash的值
hexists< key1 >< field > : 查看哈希表 key 中，给定域 field 是否存在。
hkeys < key >: 列出该hash集合的所有field
hvals < key > :列出该hash集合的所有value
hincrby < key >< field >< increment > ：为哈希表 key 中的域 field 的值加上指定增量
hsetnx < key >< field >< value >: 将哈希表 key 中的域 field 的值设置为 value ，当且仅当域 field 不存在
当属性值已经存在时，在设置也不会起作用，只有当对应属性值不存在时，才会生效
数据结构
Hash类型对应的数据结构是两种：ziplist（压缩列表），hashtable（哈希表）。当field-value长度较短且个数较少时，使用ziplist，否则使用hashtable。
Redis有序集合Zset(sorted set)
简介
Redis有序集合zset与普通集合set非常相似，是一个没有重复元素的字符串集合。
不同之处是有序集合的每个成员都关联了一个评分（score）,这个评分（score）被用来按照从最低分到最高分的方式排序集合中的成员。集合的成员是唯一的，但是评分可以是重复了
因为元素是有序的, 所以你也可以很快的根据评分（score）或者次序（position）来获取一个范围的元素
访问有序集合的中间元素也是非常快的,因此你能够使用有序集合作为一个没有重复成员的智能列表。
常用命令
zadd < key >< score1 >< value1 >< score2 >< value2 >… :将一个或多个 member 元素及其 score 值加入到有序集 key 当中。
zrange < key >< start >< stop > [WITHSCORES] :返回有序集 key 中，下标在< start >< stop >之间的元素 ,带WITHSCORES，可以让分数一起和值返回到结果集。
0 -1 :返回所有元素
zrangebyscore key minmax [withscores] [limit offset count]
返回有序集 key 中，所有 score 值介于 min 和 max 之间(包括等于 min 或 max )的成员。有序集成员按 score 值递增(从小到大)次序排列。
LIMIT 返回结果是否分页,指令中包含LIMIT后offset、count必须输入
offset 返回结果起始位置
count 返回结果数量
zrevrangebyscore key maxmin [withscores] [limit offset count] ：同上，改为从大到小排列。
zincrby < key >< increment >< value > : 为元素的score加上增量
zrem < key >< value > ：删除该集合下，指定值的元素
zcount < key >< min >< max > :统计该集合，分数区间内的元素个数
zrank < key >< value > ：返回该值在集合中的排名，从0开始。
数据结构
SortedSet(zset)是Redis提供的一个非常特别的数据结构，一方面它等价于Java的数据结构Map<String, Double>，可以给每一个元素value赋予一个权重score，另一方面它又类似于TreeSet，内部的元素会按照权重score进行排序，可以得到每个元素的名次，还可以通过score的范围来获取元素的列表。
zset底层使用了两个数据结构
（1）hash，hash的作用就是关联元素value和权重score，保障元素value的唯一性，可以通过元素value找到相应的score值。
（2）跳跃表，跳跃表的目的在于给元素value排序，根据score的范围获取元素列表。
跳跃表（跳表）
有序集合在生活中比较常见，例如根据成绩对学生排名，根据得分对玩家排名等。对于有序集合的底层实现，可以用数组、平衡树、链表等。数组不便元素的插入、删除；平衡树或红黑树虽然效率高但结构复杂；链表查询需要遍历所有效率低。Redis采用的是跳跃表。跳跃表效率堪比红黑树，实现远比红黑树简单。
举例:
对比有序链表和跳跃表，从链表中查询出51
（1）有序链表
要查找值为51的元素，需要从第一个元素开始依次查找、比较才能找到。共需要6次比较。
（2）跳跃表
从第2层开始，1节点比51节点小，向后比较。
21节点比51节点小，继续向后比较，后面就是NULL了，所以从21节点向下到第1层
在第1层，41节点比51节点小，继续向后，61节点比51节点大，所以从41向下
在第0层，51节点为要查找的节点，节点被找到，共查找4次。
从此可以看出跳跃表比有序链表效率要高