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Redis数据库

1 Redis概述

1.1 Redis介绍

​ Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的内存数据库，使用C语言编写，可基于内存亦可持久化，提供多种语言的API。它以其高性能、丰富的数据类型以及简单的单线程模型等特点而广受欢迎。

​ Redis提供了一个高性能的键值(key-value)存储系统，能够支持每秒数十万次的读写操作，因此特别适用于处理高并发请求和需要快速响应的场景，如缓存、会话管理、排行榜等。它支持多种数据结构，包括字符串、列表、哈希表、集合、有序集合等，为开发者提供了灵活的数据操作能力，可以适应各种不同的应用场景。

​ 此外，Redis还支持数据持久化，可以将内存中的数据异步地保存到硬盘上，防止数据在程序重启时丢失。

1.2 Redis特点

  • 开源的，使用C编写，基于内存且支持持久化
  • 高性能的Key-Value的NoSQL数据库
  • 支持数据类型丰富，字符串string，列表list，散列hash，集合set，有序集合sorted set
  • 支持多种编程语言（C C++ Python Java PHP … ）

Redis数据库的诞生是为了解决磁盘IO带来的性能瓶颈

1.3 应用场景

  • 使用Redis来缓存一些经常被用到、或者需要耗费大量资源的内容，通过这些内容放到redis里面，程序可以快速读取这些内容
  • 一个网站，如果某个页面经常会被访问到，或者创建页面时消耗的资源比较多，比如需要多次访问数据库、生成时间比较长等，我们可以使用redis将这个页面缓存起来，减轻网站负担，降低网站的延迟，比如说网站首页等

1.4 Redis版本

  • 最新版本：6.0
  • 历史版本：2.4、2.6、2.8、3.0(里程碑)、3.2、3.4、4.0、5.0(教学环境版本)、6.0

1.5 Redis附加功能

  • 数据持久化

    将内存中数据保存到磁盘中，保证数据安全，方便进行数据备份和恢复

  • 过期键功能

    为键设置一个过期时间，让它在指定时间内自动删除

  • 主从同步

  • Sentinel哨兵

1.6 Redis安装

1.6.1 Rocky Linux操作系统

  • 安装命令

    • 第1步：更新系统，执行：dnf update -y
    • 第2步：安装Redis，执行：dnf -y install redis

  • Redis服务端操作

    • 启动数据库服务：systemctl start redis

    • 停止数据库服务：systemctl stop redis

    • 查看数据库状态：systemctl status redis

    • 重启数据库服务：systemctl restart redis

  • Redis客户端连接

    redis-cli -h IP地址 -p 端口号 -a 密码

    redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 密码

# 如不指定IP地址和端口，默认连接本机的6379端口
redis-cli
1.6.2 Windows操作系统

  • 下载安装包

    https://github.com/ServiceStack/redis-windows/blob/master/downloads/redis-64.3.0.503.zip

  • 将Redis服务添加到本地服务

    • 第1步：解压之后进入 redis-server.exe 文件所在的目录；
    • 第2步：地址栏输入cmd + 回车，进入到cmd命令行；
    • 第3步：执行命令 redis-server --service-install redis.windows.conf --loglevel verbose
    • 第4步：右键桌面的计算机 - 管理 - 服务 - 找到Redis并双击 - 点击启动，即可启动Redis服务
    • 第5步：打开cmd命令行，输入 redis-cli 命令，即可进入到redis的命令行模式
1.6.3 Mac操作系统

brew install redis

2 配置文件详解

  • 配置文件所在路径

    /etc/redis.conf

    修改配置文件之前首先备份，执行命令：cp -p /etc/redis.conf /etc/redis.conf.bak

  • 设置连接密码

    # 1.配置文件中对应的配置
   requirepass 123456 #其中123456为设置的密码

# 2.修改完成侯重启Reids服务
   systemctl restart redis
   
# 3.客户端连接测试
   redis-cli -h 127.0.0.1 -p 6379 -a 123456
   127.0.0.1:6379>PING

  • 设置允许远程连接

    # 1.注释掉配置文件中的本地IP地址绑定
    bind 127.0.0.1

# 2.关闭保护模式(把yes改为no)
    protected-mode no

# 3.重启Redis服务
  systemctl restart redis

    Windows连接Rocky Linux的Redis服务

    Linux查看IP地址的命令：ifconfig

    # 其中：x.x.x.x 是Rocky Linux的IP地址
redis-cli -h x.x.x.x -a 123456

3 数据类型

全局命令：适用于所有数据类型

命令作用
SELECT number选择所在库（number在db0~db15之间）
KEYS *查看KEY
TYPE key查看KEY数据类型
DEL key删除KEY
FULSHDB清空当前库
FLUSHALL清除所有库数据

3.1 字符串String

字符串、数值 都会转为字符串来存储

3.1.1 字符串

  • 必须掌握

    // 1. 设置一个key-value
set key value
// 2. 获取key的值
get key
// 3. key不存在时再进行设置(nx)
set key value nx  # not exists
// 4. 设置过期时间(ex)
set key value ex seconds

  • 了解即可

    // 同时设置多个key-value
mset key1 value1 key2 value2 key3 value3
// 同时获取多个key-value
mget key1 key2 key3 
// 获取长度
strlen key
3.1.2 数值

  • 必须掌握

    // 整数操作
INCRBY key 步长
DECRBY key 步长
INCR key : +1操作
DECR key : -1操作

// 应用场景: 抖音上有人关注你了，是不是可以用INCR呢，如果取消关注了是不是可以用DECR
// 浮点数操作: 自动先转为数字类型，然后再进行相加减，不能使用append
incrbyfloat key step

3.2 列表List

  • 特性

    • 元素是字符串类型
    • 列表头尾增删快，中间增删慢，增删元素是常态
    • 元素可重复
    • 最多可包含2^32 -1个元素

  • 列表常用命令

    # 增
1、从列表头部压入元素
	LPUSH key value1 value2 
2、从列表尾部压入元素
	RPUSH key value1 value2
3、从列表src尾部弹出1个元素,压入到列表dst的头部
	RPOPLPUSH src dst
4、在列表指定元素后/前插入元素
	LINSERT key after|before value newvalue

# 查
5、查看列表中元素
	LRANGE key start stop
  # 查看列表中所有元素: LRANGE key 0 -1
6、获取列表长度
	LLEN key

# 删
7、从列表头部弹出1个元素
	LPOP key
8、从列表尾部弹出1个元素
	RPOP key
9、列表头部,阻塞弹出,列表为空时阻塞
	BLPOP key timeout
10、列表尾部,阻塞弹出,列表为空时阻塞
	BRPOP key timeout
  # 关于BLPOP 和 BRPOP
  	1、如果弹出的列表不存在或者为空，就会阻塞
	2、超时时间设置为0，就是永久阻塞，直到有数据可以弹出
	3、如果多个客户端阻塞再同一个列表上，使用First In First Service原则，先到先服务
11、删除指定元素
	LREM key count value
    count>0：表示从头部开始向表尾搜索，移除与value相等的元素，数量为count
	count<0：表示从尾部开始向表头搜索，移除与value相等的元素，数量为count
	count=0：移除表中所有与value相等的值
12、保留指定范围内的元素
	LTRIM key start stop
  LRTIM mylist1 0 2 # 只保留前3条
  # 应用场景: 保存微博评论最后500条
  LTRIM weibo:comments 0 499

# 改
13、LSET key index newvalue

  • 练习

    1、查看所有的键
2、向列表 spider:urls 中以RPUSH放入如下几个元素：01_baidu.com、02_taobao.com、03_sina.com、04_jd.com、05_xxx.com
3、查看列表中所有元素
4、查看列表长度
5、将列表中01_baidu.com 改为 01_tmall.com
6、在列表中04_jd.com之后再加1个元素 02_taobao.com
7、弹出列表中的最后一个元素
8、删除列表中所有的 02_taobao.com
9、剔除列表中的其他元素，只剩前3条

3.3 Hash散列

  • 定义

    • 由field和关联的value组成的键值对
    • field和value是字符串类型
    • 一个hash中最多包含2^32-1个键值对

  • 优点

    • 每创建一个键，它都会为这个键储存一些附加的管理信息（比如这个键的类型，这个键最后一次被访问的时间等）
    • 键越多，redis数据库在储存附件管理信息方面耗费内存越多，花在管理数据库键上的CPU也会越多

  • 缺点（不适合hash情况）

    • 使用过期键功能：键过期功能只能对键进行过期操作，而不能对散列的字段进行过期操作

  • 基本命令操作

    # 1、设置单个字段
HSET key field value
HSETNX key field value
# 2、设置多个字段
HMSET key field value field value
# 3、返回字段个数
HLEN key
# 4、判断字段是否存在（不存在返回0）
HEXISTS key field
# 5、返回字段值
HGET key field
# 6、返回多个字段值
HMGET key field filed
# 7、返回所有的键值对
HGETALL key
# 8、返回所有字段名
HKEYS key
# 9、返回所有值
HVALS key
# 10、删除指定字段
HDEL key field 
# 11、在字段对应值上进行整数增量运算
HINCRBY key filed increment
# 12、在字段对应值上进行浮点数增量运算
HINCRBYFLOAT key field increment

  • 应用场景：微博好友关注

    1、用户ID为key，Field为好友ID，Value为关注时间
	user:10000 user:606 20190520
	user:10000 user:605 20190521
2、用户维度统计
   统计数包括：关注数、粉丝数、喜欢商品数、发帖数
   用户为key，不同维度为field，value为统计数
   比如关注了5人
	HSET user:10000 fans 5
	HINCRBY user:10000 fans 1

3.4 集合

  • 特点

    • 无序、去重
    • 元素是字符串类型
    • 最多包含2^32-1个元素

  • 基本命令

    # 1、增加一个或者多个元素,自动去重
SADD key member1 member2
# 2、查看集合中所有元素
SMEMBERS key
# 3、删除一个或者多个元素，元素不存在自动忽略
SREM key member1 member2
# 4、元素是否存在
SISMEMBER key member
# 5、随机返回集合中指定个数的元素，默认为1个
SRANDOMMEMBER key count
# 6、返回集合中元素的个数，不会遍历整个集合，只是存储在键当中了
SCARD key
# 7、把元素从源集合移动到目标集合
SMOVE source destination member
# 8、差集(number1 1 2 3 number2 1 2 4)
SDIFF key1 key2 
# 9、差集保存到另一个集合中
SDIFFSTORE destination key1 key2
# 10、交集
SINTER key1 key2
SINTERSTORE destination key1 key2
# 11、并集
SUNION key1 key2
SUNIONSTORE destination key1 key2

  • 应用场景

    案例: 新浪微博的共同关注

    需求: 当用户访问另一个用户的时候，会显示出两个用户共同关注过哪些相同的用户

    设计: 将每个用户关注的用户放在集合中，求交集即可

    实现:

    user001 = {'peiqi','qiaozhi','danni'}

user002 = {'peiqi','qiaozhi','lingyang'}

user001和user002的共同关注为:

SINTER user001 user002 

// 结果为: {'peiqi','qiaozhi'}

3.5 有序集合sortedset

  • 特点

    • 有序、去重
    • 元素是字符串类型
    • 每个元素都关联着一个浮点数分值(score)，并按照分值从小到大的顺序排列集合中的元素（分值可以相同）
    • 最多包含2^32-1元素

  • 示例

    一个保存了水果价格的有序集合

分值2.04.06.08.010.0
元素西瓜葡萄芒果香蕉苹果

一个保存了员工薪水的有序集合

分值600080001000012000
元素lucytomjimjack

一个保存了正在阅读某些技术书的人数

分值300400555666777
元素核心编程阿凡提本拉登阿姆斯特朗比尔盖茨

  • 常用命令

    # 在有序集合中添加一个成员
zadd key score member
# 查看指定区间元素（升序)
zrange key start stop [withscores]
# 查看指定区间元素（降序）
ZREVRANGE key start stop [withscores]
# 删除成员
zrem key member
# 增加或者减少分值
zincrby key increment member
# 返回元素排名
zrank key member
# 返回元素逆序排名
zrevrank key member
# 返回集合中元素个数
zcard key
# 并集
zunionstore destination numkeys key [weights 权重值] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
# 交集：和并集类似，只取相同的元素
ZINTERSTORE destination numkeys key1 key2 WEIGHTS weight AGGREGATE SUM|MIN|MAX
# 数据库 # redis # 缓存
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