高并发架构系列:Redis的基本介绍,五种数据类型及应用场景分析

一、Redis基本概念介绍和特性

1.1 Redis基本概念介绍

1.Redis是远程的,有客户端和服务端,我们一般说的是服务端;

2.Redis是基于内存的,所以比基于硬盘的MySQL要快很多,但非常吃内存

3.Redis是非关系型数据库。本质上也是数据库,但MySQL关系型数据库存储时必须定义数据词典,而Redis则不需要。

1.2 Redis 和 Memcached比较

Redis数据类型都支持push/pop、add/remove及取交集并集和差集及更丰富的操作,而且这些操作都是原子性的。

Memcached一样,为了保证效率,数据都是缓存在内存中。区别的是Redis会周期性的把更新的数据写入磁盘或者把修改操作写入追加的记录文件,并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。

1.3 Redis支持主从同步。

数据可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步,从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器。这使得Redis可执行单层树复制。存盘可以有意无意的对数据进行写操作。由于完全实现了发布/订阅机制,使得从数据库在任何地方同步树时,可订阅一个频道并接收主服务器完整的消息发布记录。同步对读取操作的可扩展性和数据冗余很有帮助。

二、Redis的应用场景

2.1 缓存

Redis常常作为数据缓存

当某些系统接口比较慢的时候,我们可以把一些数据放在Redis中缓存起来,下次取数据就不进行非常耗时的SQL操作了,直接从缓存中取数据,提升系统性能最常用的方法之一;

2.2 队列

push和pop操作保证了原子性的实现;

2.3 数据存储

所有的增删改查都是在Redis中进行,Redis有硬盘的持久化机制,定期进行存储,保证了数据的完整性和安全性。

查看redis客户端: which redis-cli
登录:redis-cli(默认登录本机6379端口)
info命令查看redis信息

三、Redis数据类型

redis里边,除了\n和空格 不能作为名字的组成内容外,其他内容都可以作为key的名字部分。名字长度不做要求。

*exists key          #测试指定key是否存在
del key1 key2 key3  #删除给定的key
*type key            #返回给定的value的类型
keys pattern        #返回匹配指定模式的所有key
rename oldkey newkey#改名字
*dbsize              #返回当前数据库的key数量
expire key seconds  #为key指定过期时间
*ttl key             #返回key的剩余过期秒数
*select db-index     #选择数据库,一共16个
move key db-index   #将key从当前数据库移动到指定数据库
*flushdb             #删除当前数据库中所有key
flushall            #删除所有数据库中的所有key

3.1 String字符串类型的操作

功能:提供字符串或者整型操作。

set key value(string/int/float)
get key
incr string  [value]//自增
decrby string [value] //自减

string是redis最基本的类型

redisstring可以包含任何数据。包括jpg图片(二进制)或者序列化的对象。
单个value值最大上限是1G字节。
如果只用string类型,redis就可以被看作加上持久化特性的memcache

set key value                   #设置key对应的值为string类型的value
*mset key1 value1 key2 value2    #一次设置多个key的值
*mget key1 key2                  #一次获取多个key的值
*incr key                        #对key的值做加加操作,并返回新的值
decr key                        #对key的值做渐减操作,并返回新的值
incrby key integer              #同incr,加指定的值
decrby key integer              #同decr,减指定的值
*append key value                #给指定key的字符串值追加value
*substr key start end            #返回截取过的key的字符串值

3.2 List链表类型

功能:存储序列集合,可用于队列,pushpop操作

lpush 左进
rpop 右出
llen key  查看list有几个元素

List类型是先进先出,适合队列;List不要求里面的元素是唯一的

(一)介绍

获得最新的10个登录用户信息: select * from user order by logintime desc limit 10;
以上sql语句可以实现用户需求,但是数据多的时候,全部数据都要受到影响,对数据库的负载比较高。必要情况还需要给关键字段(id或logintime)设置索引,索引也比较耗费系统资源。

如果通过list链表实现以上功能,可以在list链表中只保留最新的10个数据,每进来一个新数据就删除一个旧数据。每次就可以从链表中直接获得需要的数据。极大节省各方面资源消耗

(二)应用

list类型其实就是一个双向链表。通过push,pop操作从链表的头部或者尾部添加删除元素。
这使得list既可以用作栈,也可以用作队列。

上进上出 :栈
上进下出 :队列

lpush key string    #在key对应list的头部添加字符串元素
rpop key            #在list的尾部删除元素,并返回删除元素
llen key 返回key      #对应list的长度,key不存在返回0,如果key对应类型不是list返回错误
lrange key start end  #返回指定区间内的元素,下标从0开始
rpush key string        #同上,在尾部添加
lpop key            #从list的头部删除元素,并返回删除元素
ltrim key start end  #截取list,保留指定区间内元素

1.lrange key 0 -1 取出所有元素。
2.lrem key n/-n X 删除指定元素n次。
3.linsert key after/before key1 key2key1后/前插入key2
4.rpoplpush key1 key2key1右边key左入key2链表,原子性
的操作使用

功能:无序集合,每个元素都不一样

添加元素:sadd key value
判断有多少个元素:scard key
判断某个元素是否在set里面:sismember key value
删除某个元素:srem key value
获取全部值,并以数组方式返回:$redis->sMembers('dst'));
int(2)
array(2) {
  [0]=>
  string(1) "4"
  [1]=>
  string(1) "2"
}

3.3 Set类型

set类型,无序的方式存储多个不同的元素,对元素可以进行快速的添加、查找和删除;相同的元素只算一个

redis的set是string类型的无序集合。
set元素最大可以包含(2的32次方-1)个元素。
关于set集合类型除了基本的添加删除操作,
其他有用的操作还包含集合的取并集(union),交集(intersection), 差集(difference)。通过这些操作可以很容易的实现sns中的好友推荐功能
注意:每个集合中的各个元素不能重复。

sadd key member             #添加一个string元素到key对应的set集合中,成功返回1,如果元素已经在集合中,返回0,key对应的set不存在返回错误
srem key member [memeber]    #从key对应set中移除给定元素,成功返回1
smove p1 p2 member          #从p1 对应set中移除member并添加到p2对应set中
scard key                   #返回set的元素个数
sismember key member        #判断member是否在set中
sinter key1 key2...keyn     #返回所有给定key的交集
sunion key1 key2...keyn      #返回所有给定key的并集
sdiff key1 key2...keyn      #返回所有给定key的差集
smembers key                #返回key对应set的所有元素,结果是无序的

该类型应用场合:qq好友推荐。

tom朋友圈(与某某是好友):mary jack xiaoming wang5 wang6 
linken朋友圈(与某某是好友):yuehan daxiong luce wang5 wang6 

3.4 hash类型

功能:存储的是key-value结构,key必须是string

经常用于存储比较复杂的结构,Hash只要求键不一样,比如姓名,年龄等等

插入/修改:hset hash1 key1 12
获取:hget hash1 key1
查看hash长度:hlen key
一次性获取:hmget hash1 key1 key2

3.5 Sort Set排序集合类型

功能:存储是带分数的有序集合,经常用于排行榜

sort set 经常被用作排名例如 班级成绩排名

存储和hash一样,都是一个映射。存储的是分数与元素的映射。可以看出是排行榜。
value必须是全局唯一。
score 是浮点型。
sort set类型操作,如果两个元素的score一样,按照字节顺序排列先后

增加/修改:zadd zset1 10.1 val1
查看个数:zcard zset1
查看排名:zrange zset1 0 2 withscores
查看某个value排名:zrank zset1 val2

set一样sorted set也是string类型元素的集合,不同的是每个元素都会关联一个。 通过权值可以有序的获取集合中的元素。

Sort set类型适合场合:
获得热门帖子(回复量)信息:select * from message order by backnum desc limit 5;
(以上需求可以通过简单sql语句实现,但是sql语句比较耗费mysql数据库资源)

案例:利用sort set实现获取最热门的前5帖子信息

排序集合中的每个元素都是值、权的组合 (之前的set集合类型每个元素就只是一个 值)
image.png

我们只做一个sort set排序集合,里边只保留5个元素信息,该5个元素是回复量最高的
每个帖子被回复的时候,都有机会进入该集合里边,但是只有回复量最高的前5个帖子会存在于在集合,回复量低的就被删除。

127.0.0.1:6379> select 2
OK
127.0.0.1:6379[2]> zadd hotmessage 102 11  //添加
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> zadd hotmessage 141 12
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> zadd hotmessage 159 13
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> zadd hotmessage 72 14
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> zadd hotmessage 203 15
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> keys *
1) "hotmessage"
127.0.0.1:6379[2]> zrevrange hotmessage 0 100
//按照权由高到低的顺序获得具体元素值的信息
1) "15"
2) "13"
3) "12"
4) "11"
5) "14"
127.0.0.1:6379[2]> zadd hotmessage 189 16
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> zrevrange hotmessage 0 100
1) "15"
2) "16"
3) "13"
4) "12"
5) "11"
6) "14"
127.0.0.1:6379[2]> zremrangebyrank hotmessage 0 0
(integer) 1
//把权最低的那个删掉 0 0表示删除第一个权;0 1表示删除第一个,第二个权;
127.0.0.1:6379[2]> zrevrange hotmessage 0 100
1) "15"
2) "16"
3) "13"
4) "12"
5) "11"
127.0.0.1:6379[2]> zrank hotmessage 12
//权由低到高获得元素排名
(integer) 1
127.0.0.1:6379[2]> zrank hotmessage 11
(integer) 0
127.0.0.1:6379[2]> zrevrank hotmessage 13
//权由高到低获得元素排名
(integer) 2
127.0.0.1:6379[2]> zcard hotmessage
//获得集合中元素个数
(integer) 5
127.0.0.1:6379[2]> zscore hotmessage 16
//根据元素值获得对应的权
"189"
127.0.0.1:6379[2]> zincrby hotmessage 100 12
//给指定的元素值增加一些权信息
"241"
127.0.0.1:6379[2]> zrevrange hotmessage 0 100
1) "12"
2) "15"
3) "16"
4) "13"
5) "11"
127.0.0.1:6379[2]> 

我的博客即将同步至腾讯云+社区,邀请大家一同入驻:https://cloud.tencent.com/developer/support-plan?invite_code=3cb4mtvzok6cg

推荐阅读更多精彩内容