redis的基础知识和五大基本类型

redis的基础知识和五大基本类型

Redis(Remote Dictionary Server):远程字典服务，是一个开源的使用ANSI C语言编写，支持网络，可基于内存亦可持久化的日志型，key-value数据库，提供多种语言的API

redis的特点与应用场景

特点

1. 速度快

   内存存取
   redis用c语言实现，执行速度快
   redis采用单线程，避免多线程资源竞争的问题
   redis源码精简
   

2. 不仅支持简单的key-value类型的数据，还提供list,set,hash,zset等数据结构的存储

3. 丰富的功能

   提供key过期功能，用于实现缓存
   提供发布订阅功能，用于消息队列
   支持lua脚本功能
   提供简单的事务功能
   提供pipeling功能，可以多条命令一次io,减少网络开销
   

4. 简单稳定

5. 客户端语言多(支持java,python,c,c++,php等等)

6. 持久化

   RDB与AOF，数据写入磁盘，重启之后依然可以使用
   

7. 主从复制

8. 高可用与分布式

应用场景

1. 缓存
2. 排行榜
3. 计数器
4. 消息队列
5. 社交网络

基本命令

redis默认有16个数据库，客户端默认连接的是第0个,以下是进入客户端后的常见命令（redis有服务端和客户端，进入相应路径执行./redis-cli即可）

针对连接的命令

quit:  关闭连接
auth:  密码认证
ping:  检查是否连接上
shutdown:  停止redis服务

针对value操作的命令

select n:  选择第n个数据库
flushdb:  清除当前数据库的所有key
flushall:  清除所有数据库的key
exist key:  确认一个key是否存在
del key:  删除一个key
type key:  返回值的类型
dbsize:  返回当前数据库中的key数量
expire key n: 设定key的过期时间,单位为秒
ttl key:  获取key剩余的生存时间
clear:  清空当前命令行


keys pattern:  查询所有符合给定模式匹配的键的命令
pattern: Glob风格模式，以下是常用的特殊字符
*: 匹配任意数量的任意字符
?: 匹配任意一个字符
[]: 匹配括号内的任意一个字符
\: 转义字符，用于匹配特殊字符本身

eg: 查询所有以"user:"开头的键
keys user:*

注:keys命令在执行时会遍历整个数据库来查找所有匹配到的键，这个过程是阻塞的。如果数据库中存在大量的键，keys命令会导致redis服务器在一段时间内无法处理其他命令。在生产环境中建议使用scan命令，它以非阻塞的方式逐步迭代数据库中的键。

scan cursor [MATCH pattern] [COUNT count] : 用于迭代数据库中所有符合给定模式匹配的键的命令
cursor: 游标参数，从0开始的整数值，每次执行scan命令时，都需要传递上一次命令返回的游标值，直到返回游标值为0时，表示迭代完成。

MATCH pattern: 可选参数，用于指定匹配的模式，同样是Glob风格模式，以下是常用的特殊字符
*: 匹配任意数量的任意字符
?: 匹配任意一个字符
[]: 匹配括号内的任意一个字符
\: 转义字符，用于匹配特殊字符本身

COUNT count: 可选参数，它指定了每次迭代返回键的数量。这个参数只是一个近似值，实际返回的键数量可能会多于或少于这个数。

命令返回一个包含两个元素的数值:
第一个元素是新的游标值，用于下一次迭代。
第二个元素是一个匹配到的键的列表。

eg:
游标从0开始，查找所有匹配"new:user:*"模式的键，并且尽可能每次返回接近1000个键
scan 0 MATCH "new:user:*" COUNT 1000

注: 除了scan命令外，还提供了其他的迭代命令
SSCAN: 迭代集合中的元素
HSCAN: 迭代哈希表中的键值对
ZSCAN: 迭代有序集合中的元素及其分数

五大基本类型与常用命令

String类型

String类型用于存储字节序列，包括文本、序列化对象和二进制数组

使用场景：对象缓存存储，计数器

默认情况下，单个Redis字符串最大为512MB

String类型的常用命令

set key value:  设值名为key的value值
get key:  获取key中的value值
strlen key:  获取key中value值的长度
incr key:  将key中的value值增加1，若之前key为空则值为1
decr key:  将key中的value值减少1，若之前key为空则值为-1
incrby key n:  将key中的value值增加n
decrby key n:  将key中的value值减少n
getrange key n m:  截取key中value值中的第n-m位的值，当为0 -1时则获取全部字符串
setex key n value:  设置名为key的value值存活时间为n妙
setnx key value:  如果key不存在则设置key值为value，反之则不赋值
mset key1 value1 key2 value2:  同时设置多个键值对
mget key1 key2:  同时获取多个值
msetnx key1 value1 key2 value2:  原子性设置多个键值对，要么一起成功，要么一起失败
getset key value:  如果key值存在则更新为value值并获取到旧值，如果key不存在则返回空(nil)

可以用分隔符的方式存同类别不同参数的数值
如：set obj:1:id value1 obj:1:name value2
通过加前缀的方式来存入对象的参数，不过也可以转换成json格式作为一个字符串存入

List类型

List类型的value值为链表

使用场景：实现堆栈和队列，为后台工作系统构建队列管理

List的最大长度为2^32-1(4294967295)个元素

List类型的常用命令

将链表视为队列(先进先出)FIFO
lpush key value1 value2:  从左边添加1-n个value值
rpop key n:  从右边取出1-n个value值
将链表视为堆栈(先进后出)FILO
lpush key value1 value2:  从左边添加1-n个value值
lpop key n:  从左边取出1-n个value值
--
lange key n m:  返回n-m区间的值，若0 -1则获取全部的值
llen key:  返回key值的长度
lmove key1 key2 left|right left|right:  从一个链表中取出并放入另一个链表中，可以定义从左还是右边取与存

Set类型

Set类型的value是一个无序不重复集合

使用场景：跟踪唯一项目，表示关系，执行常见的集合运算，随机抽取

Set最大为2^32-1(4294967295)个成员

Set类型的常用命令

sadd key value1 value2:  添加新成员到集合中
smembers key:  查看指定集合中的成员
sismember key value:  判断value值是否在该集合中
scard key:  获取指定集合中成员个数
srem key value:  移除元素中指定的值
srandmember key n:  随机抽选出n个成员
smove key1 key2 value:  将value值从key1移动到key2
--
集合间运算
sdiff key1 key2:  差集 key1-key2 
sinter key1 key2: 交集 key1 ∩ key2
sunion key1 key2: 并集 key1 ∪ key2

Hash类型

Hash类型的value是一个键值对

使用场景：存储基本对象，分组计时器

hash最多存2^32-1(4294967295)个字段-值对

Hash类型的常用命令

hset key field1 value1 field2 value2:  设置多个key-value值
hget key field1:  获取一个字段的值
hmset key field1 value1 field2 value2:  设置多个key-value值
hmget key field1 field2:  获取多个字段值
hdel key field1:  删除指定key中字段-值对
hlen key:  获取key值的字段-值对个数
hexists key field1:  判断key值中的指定字段是否存在
hkeys key:  只获取所有字段
hvals key:  只获取所有值
hgetall key:  获取所有字段-值对
--
hincrby key filed1 n:  指定给key中的字段值加n

Zset类型

Zset类型的value是一个有序(有权重score)不重复的集合

使用场景：排行榜，速率限制器

Zset类型的常用命令

排行榜
zadd key1 score member1  :添加一个权重为score的用户在key中，如果用户已存在则更新权重score
zrangebyscore key -inf +inf :显示全部用户，从小到大排序
zrevrange key 0 -1:  显示全部用户，从大到小排序
zrange key 0 2 rev withscore:  取前三名用户 从大到小排 带分数
zrank key member:  返回用户的排名，从小到大排序
zrevrank key member: 返回用户的排名，从大到小排序
--
zrem key member:  删除key中的指定用户
zcard key:  获取key中的用户总数
zcount key n m:  获取指定区间的用户数量

三种特殊类型与常用命令

geospatial类型

地理空间索引可以存储坐标并搜索它们

使用场景：两地直线距离，附近的人

geospatial类型的常用命令

geoadd key 经度 纬度 地点名：  添加地理位置
有效经度为 -180 到 180 度。
有效纬度为 -85.05112878 到 85.05112878 度
当超过指定范围将会报错
geopos key 地点名：  获取当前地点坐标值
geodist key 地点1 地点2 [M|KM|FT|MI]:  计算两地的直线距离
M:米
KM:千米
FT:英里
MI:英尺
georadius key 目标经度 目标纬度 指定半径 距离单位 [withdist] [withcoord] count n [asc|desc]:
在给定目标坐标后找出在指定半径内的n个地点
withdist  显示直线距离
withcoord  显示经纬坐标
asc:相对于中心，从最近到最远
desc:相对于中心，从最远到最近

georadiusbymember key 地点1 指定半径 距离单位: 找出key中已有的目标地点指定半径内的地点
注意：georadius命令在redis:6.2.0版本开始被视为已弃用，改用geosearch参数替换

geosearch key [frommember|fromlonlat 经度 纬度] [byradius 指定半径 距离单位|bybox 宽度 高度 距离单位] [asc|desc] count n [withdist] [withcoord]:
相对于georadius,geosearch多了一些功能
frommember:使用key中的地点
fromlonlat:使用给定的经纬坐标

byradius:根据给定的圆形区域搜索
bybox:在轴对齐的矩形内搜索

geohash key 地点名:  返回11个字符的geohash字符串
将二维的经纬度转换为一维的字符串，如果两个地点的geohash字符串越接近，则距离越近

由于geo底层的实现原理是zset，可以使用zset命令来操作geo
zrange key 0 -1 :显示地图中所有地点
zrem key 地点: 移除指定元素

Hyperloglog类型

hyperloglog是一种估计集合基数的数据结构。基数：不重复的元素

hyperloglog实现最多使用12kb,并提供0.81%的标准误差，最多可以估算2^64个成员的集合的基数

使用场景：网页的用户访问量(相较于传统的set存储，占用空间更少，目的性更强,前提是允许容错)

Hyperloglog类型的常用命令

pfadd key value1 value2:  存储一个或一组元素
pfcount key:  统计key中的基数数量
pfmerge key1 key2 key3:  合并两组key1 key2 的并集到key3

Bitmaps类型

Bipmaps是字符串类型的扩展，将字符串视为位向量，位存储，只有0和1两个状态，可以执行按位运算

使用场景：统计用户信息，活跃度，打卡(只有两种状态记录的都可以使用bitmaps)

Bitmaps类型的常用命令

以打卡为例，
设置一周的打卡情况
setbit weeksign 0 1
setbit weeksign 1 0
setbit key offset value:  设置存储在offset位(偏移量)上的value(0或1)值
查看周一的打卡情况
getbit weeksign 0
getbit key offset:  查看存储在偏移处的位值
查看一周的打卡情况
bitcount weeksign
bitcount key:  返回位值为1的位数