Redis基础知识（学习笔记1--五种基础数据结构）
Redis，Remote Dictionary Server，远程字典服务。
Redis的性能极高：其读的速度可以达到11W/s,写的速度可以到达8W/s。高性能的原因（1）操作在内存中发生；（2）C语言开发；（3）源码简单精细（集性能与优雅于一身），早期版本源码只有2W行左右，从3.0版本（开始支持cluster），代码变成了5W左右。
Redis 有5种基础数据结构，分别为string（字符串）、list（列表）、hash（字典）、set（集合）和zset（有序集合）。
1 String 结构
1.1 字符串常用操作
SET key value //存入字符串键值对 MSET key value [key value...] //批量存储字符串键值对 SETNX key value //存入一个不存在的字符串键值对，如果已将存在，则set创建不成功，原来的值不变。 GET key //获取一个字符串键值 MGET key [key...] //批量获取字符串键值 DEL key [key...] //删除一个健 EXPIRE key seconds //设置一个健的过期时间（秒）
1.2 原子操作
INCR key //将key所存储的数字值加1--value值需要是整数，它的范围在signed long 的最大值和最小值之间，超出范围，会报错。 DECR key //将key所存储的数字值减1 INCRBY key increment //将key所存储的值加上increment DECRby key decrement //将key所存储的值减去decrement
2. String 应用场景
2.1 单值缓存
SET key value GET key
2.2 对象缓存
SET user:1 value(json格式数据)
2.3 分布式锁
SETNX product:10001 true //返回1代表获取锁成功 SETNX product:10001 true //返回0代表获取锁失败 ...执行业务操作 DEL product:10001 //执行完业务释放锁 SET product:10001 true ex 10 nx //防止程序意外终止导致死锁
2.4 计数器
INCR article:readcount:{文章id}
GET article:readcount:{文章id}
2.5 分布式系统全局序列号
INCRBY orderId 100 //redis批量生成序列号提升性能
3. Hash 结构
Redis的hash相当于Java里面的HashMap，它是无序字典，内部存储了很多键值对。
Hash 常用操作
HSET key field value // 存储一个哈希表key的键值 HSETNX key field value // 存储一个不存在的哈希表key的键值 HMSET key field value [field value...] //在一个哈希表key中存储多个键值对 HGET key field //获取哈希表key对应的field键值 HMGET key field [field...] //批量获取哈希表key中多个field键值 HDEL key field [field...] //删除哈希表key中的field键值 HLEN key //返回哈希表key中field的数量 HGETALL key //返回哈希表key中所有的键值 HINCRBY key field increment //为哈希表key中field健的值加上增量increment
当hash移除了最后一个元素之后，该数据结构被自动删除，内存数据被回收。
4 Hash 应用场景
4.1 对象缓存
hash 结构可以用来存储用户信息，与字符串需要一次性全部序列化整个对象不同，hash可以对用户结构中的每个字段单独存储。这样当我们需要获取用户信息时，可以进行部分获取。
// 例如记录员工的信息（userid、username、balance） HMSET user {userid}:name xiaoming {userid}:balance 30000 HMSET user 1:name xiaoming 1:balance 30000 HMGET user 1:name 1:balance
4.2 电商购物车
1）以用户id为key；2）以商品id为field；3）以商品数量为value。
购物车操作(假设此时用户的id为1001；商品id为10088)
1）添加商品--> hset cart:1001 10088 1
2）增加数量-->hincrby cart:1001
3） 商品总数-->hlen cart:1001
4）删除商品-->hdel cart:1001 10088
5）获取购物车所有商品-->hgetall cart:1001
5.List 结构
List常用操作
LPUSH key value [value...] //将一个或多个值value插入到key列表的表头（最左边） RPUSH key value [value...] //将一个或多个值value插入到key列表的表尾（最右边） LPOP key //移除并返回key列表的头元素 RPOP key //移除并返回key列表的尾元素 LRANGE key start stop //返回列表key中指定区间内的元素，区间以偏移量start和stop指定 BLPOP key [key...] timeout //从key列表表头弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待timeout秒，如果timeout=0，一直阻塞等待 BRPOP key [key...] timeout //从key列表表尾弹出一个元素，若列表中没有元素，阻塞等待timeout秒，如果timeout=0，一直阻塞等待
List 是链表而不是数组。这意味着list的插入和删除操作非常快，时间复杂度为O(1),但是索引定位很慢，时间复杂度为O(n)。
当列表弹出了最后一个元素之后，该数据结构被自动删除，内存数据被回收。
6 List应用场景
列表结构常用来做异步队列使用。将需要延后处理的任务结构体序列化成字符串，塞进Redis列表，另一个线程从这个列表种轮询数据进行处理。
6.1 常用分布式数据结构
队列是 先进先出 的数据结构，常用于消息排队和异步逻辑处理，它会确保元素的访问顺序。
Queue(队列) = LPUSH + RPOP
栈是 先进后出 的数据结构，跟队列正好相反。
Stack(栈) = LPUSH + LPOP
Blocking MQ(阻塞队列) = LPUSH + BRPOP
6.2 微博和微信公众号消息流
假如小明关注了Caoz，疯狂赛车等大V
1）Caoz发微博，消息ID为10018
LPUSH msg:{小明-id} 10018
2）疯狂赛车发微博，消息ID为10086
LPUSH msg:{小明-id} 10086
3）显示最新的5条微博消息
LRANGE msg:{小明-id} 0 4
7 Set 结构
set 相当于Java里面的HashSet，它内部的键值对是无序的、唯一的。它的内部实现相当于一个特殊的字典，字典中所有的value都是一个值NULL。
当集合中最后一个元素被移除后，数据结构被自动删除，内存被回收。
7.1 Set 常用操作
SADD key member [member...] //往集合key中存入元素，元素存在则忽略，若key不存在则新建 SREM key member [member...] //从集合key中删除元素 SMEMBERS key //获取集合key中所有元素 SCARD key //获取集合key的元素个数 SISMEMBER key member //判断member元素是否存在于集合key中 SRANDMEMBER key [count] //从集合key中随机选出count个元素，元素不从key中删除 SPOP key [count] //从集合key中随机选出count个元素，元素从key中删除
7.2 Set运算操作
SINTER key [key...] //交集运算 SINTERSTORE destination key [key...] //将交集结果存入新集合destination中 SUNION key [key...] //并集运算 SUNIONSTORE destination key [key...] //将并集结果存入新集合destination中 SDIFF key [key...] //差集运算 SDIFFSTORE destination key [key...] //将差集结果存入新集合destination中
8. Set 应用场景
8.1 微信抽奖小程序
1）点击参加抽奖进入集合
SADD key {userID} ----注意：此时key应替换为抽奖活动的ID
2）查看参与抽奖所有用户
SMEMBERS key
3）抽取count名中奖者
SRANDMEMBER key [count] /SPOP key [count]
8.2 微信微博点赞，收藏，标签
1）点赞
SADD like:{消息ID} {用户ID}
2）取消点赞
SREM like:{消息ID} {用户ID}
3）检查用户是否点过赞
SISMEMBER like:{消息ID} {用户ID}
4）获取点赞的用户列表
SMEMBERS like:{消息ID}
5）获取点赞用户数
SCARD like:{消息ID}
8.3 通过集合操作 实现微博微信关注模型
1）诸葛老师关注的人：
zhugeSet-->{zhuangzhou,xushu}
2）楼兰老师关注的人：
loulanSet-->{zhuge,zhouyu,zhuangzhou,xushu}
3）庄周老师关注的人：
zhuangzhouSet-->{zhuge,loulan,zhouyu,xushu,xunyu}
4）诸葛老师和楼兰老师共同关注：
SINTER zhugeSet loulanSet -->{zhuanzhou,xushu}
5）我【诸葛老师】关注的人也关注他（楼兰老师）：【解析：我关注的就两个人嘛 ,即zhuangzhou和xushu，那就去这两个人的集合中，去判断元素是否存在集合中呗】
SISMEMBER zhuangzhouSet loulan
SISMEMBER xushuSet loulan
6）我可能认识的人：
SDIFF loulanSet zhugeSet-->{zhuge,zhouyu}
9 ZSet 有序集合结构
zset 类似于Java中的SortedSet 和 HashMap的结合体，一方面它是一个set，保证了内部value的唯一性，另一方面，它可以给每个value赋予一个score,代表这个value的排序权重。
9.1 ZSet 常用操作
ZADD key score member [[score member]...] //往有序集合key中加入带分值元素 ZREM key member [member...] //从有序集合key中删除元素 ZSCORE key member //返回有序集合key中元素member的分值 ZINCBY key increment member //为有序集合key中元素member的分值加上increment ZCARD key //返回有序集合key中元素个数 ZRANGE key start stop [WITHSCORES] //正序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素 ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] //倒序获取有序集合key从start下标到stop下标的元素
9.2 ZSet集合操作
ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key] //并集计算 ZINTERSTORE destkey numkeys key [key] //交集计算
zset中最后一个value被移除后，数据结构被自动删除，内存被回收。
10 ZSet 集合操作实现排行榜
1）点击新闻
ZINCRBY hotNews:20200819 1 XX发布会
2）展示当日排行前十
ZREVRANGE hotNews:20200819 0 9 WITHSCORES
3）七日搜索榜单计算
ZUNIONSTORE hotNews:20200813-20200819 7 hotNews:20200813 hotNews:20200814...hotNews:20200819
4)展示七日排行前十
ZREVRANGE hotNews:20200813-20200819 0 9 WITHSCORES
11 结构总结
如果想查看key的结构类型，执行下面的命令
type keyname
如果想查看key的存储类型，例如，我知道了key是zset类型，但是我想知道它的存储类型，是压缩列表（ziplist），还是跳跃列表（skiplist）,
可以执行下面的命令，进行查看
object encoding keyname
12 容器类型数据结构的通用规则
list、set、hash、zset 这四种数据结构都是容器类型数据结构，他们共享下面两条通用规则
1）create if not exists
如果容器不存在，就创建一个，再进行操作。
比如rpush操作刚开始是没有列表的，Redis就会自动创建一个，然后再rpush进去新元素。
2）drop if not elements
如果容器里的元素没有了，那么立即删除容器，释放内存。这意味着lpop操作到最后一个元素，列表就消失了。
Redis安装补充说明
由于Redis是由C/C++语言编写的，而从官网下载的Redis安装包是需要编译后才可安装，所以对其进行编译就必须使用相关编译器。对于C/C++语言的编译器，使用最多的就是gcc 与 gcc-c++，而这两款编译器在CentOS 7中是没有安装的，所以首先需要安装这两款编译器。
yum -y install gcc gcc-c++
GCC,GNU Compiler Collection, GUN 编译器集合。
学习参阅声明
1.--【从原理到实战（2023最新版）】
https://www.bilibili.com/video/BV1Gs4y1Q7Ls?p=6&vd_source=0e347fbc6c2b049143afaa5a15abfc1c
2.《Redis深度历险--核心原理与应用实践》
