Redis相关复习 知识点

相关知识点简介

1 为什么要使用redis(说redis优点)？

2 使用redis有什么缺点？

3 单线程的redis为什么这么快？

4 redis的数据类型，以及每种数据类型的使用场景

5 redis的过期策略以及内存淘汰机制

6 redis和数据库双写一致性问题

7 如何应对缓存穿透和缓存雪崩问题

8 如何解决redis的并发竞争问题

1 为什么要使用redis？

在项目中使用redis，主要是从两个角度去考虑：性能和并发，redis还具备可以做分布式锁等其他的功能，但是如果只是为了使用分布式锁这些功能，还可以使用其它中间件来代替(如zookpeer等)，并不是非要去使用redis。

• 一. 性能：当我们碰到执行耗时很长时间，而且结果不频繁变动的SQL语句，就特别适合将运行结果放入缓存数据库里面，这样一来，后面的请求就全部去缓存里面读取，使得请求可以快速响应 (Tips：sql运行时间越短越好，用缓存是最快的方式)

• 二. 并发：在数据量很大的时候，所有的请求直接访问数据库，mysql数据库的压力会特别大(mysql数据库并发很小) 然后就会崩溃。

• 这个时候，就需要使用redis数据库进行一个中间缓存的操作，让请求先去访问reids，而不是去直接访问mysql (请求过来之后首先先去redis数据库里面查数据，redis里面没有再去mysql里面查，查到之后放到redis里面一份)，这样以来，redis解决了大部分的访问问题，mysql数据库的压力就会小很多

Redis的特点：

• 内存数据库，速度快，也支持数据的持久化，可以将内存中的数据保存在磁盘中，重启的时候可以再次加载进行使用。

• Redis不仅仅支持简单的key-value类型的数据，同时还提供list，set，zset，hash等数据结构的存储。

• Redis支持数据的备份，即master-slave模式的数据备份。

• 支持事务

命令行启动redis的方法首先windows +r 输入cmd 打开黑窗口输入 redis-server  //第一步启动客户端
​
然后另起一个黑窗口输入redis-cli -h 数据库ip               //第二步启动服务端
​
然后输入密码 即可                            //输入密码
​
ctrl + l 清屏

2 . 使用redis有什么缺点

一共是四个问题

• 缓存和数据库双写一致性问题

• 缓存雪崩问题

• 缓存击穿问题

• 缓存的并发竞争问题

3 . 单线程的redis为什么这么快

这个问题是对redis内部机制的一个考察，主要是三个点

• redis纯内存操作

• 单线程操作，避免了频繁的上下文和线程切换，只去处理简单的sql语句，不处理io操作

• 采用了非阻塞I/O多路复用机制

题外话：我们现在要仔细的说一说I/O多路复用机制，因为这个说法实在是太通俗了，通俗到一般人都不懂是什么意思。举一个例子：张三在家开了一家快递店，负责同城快送服务。张三因为资金限制，雇佣了一批快递员(线程)，然后张三发现资金不够了，只够买一辆车送快递(只能每次执行一个操作，车代表CPU核数)。

经营方式一 客户每送来一份快递，张三就让一个快递员盯着，然后快递员开车去送快递。慢慢的张三就发现了这种经营方式存在下述问题

• 几十个快递员基本上时间都花在了抢车上了，大部分快递员都处在闲置状态，谁抢到了车，谁就能去送快递(多个线程抢占线程锁，很多线程都是空闲)

• 随着快递的增多，快递员也越来越多，张三发现快递店里越来越挤，没办法雇佣新的快递员了

• 快递员之间的协调很花时间(多个线程每次执行之前都抢这一个锁，浪费时间)

经营方式二 改善之后，小曲只雇佣一个快递员(单线程)。然后呢，客户送来的快递，小曲按送达地点标注好，然后依次放在一个地方。最后，那个快递员依次的去取快递，一次拿一个，然后开着车去送快递，送好了就回来拿下一个快递(一次执行一个操作，执行完成之后执行其他的)。

总结：经营方式一就是传统的并发模型，每个I/O流(快递)都有一个新的线程(快递员)管理。 经营方式二就是I/O多路复用。只有单个线程(一个快递员)，通过跟踪每个I/O流的状态(每个快递的送达地点)，来管理多个I/O流。

Redis的优势：

• 性能极高 – Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。

• 丰富的数据类型 – Redis支持二进制案例的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。

• 原子性 – Redis的所有操作都是原子性的，同时Redis还支持对几个操作合并后的原子性执行。（事务）

• 丰富的特性 – Redis还支持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。

redis所有的操作都是原子性的，采用单线程处理所有业务，命令是一个一个执行的，因此无需考虑并发带来的数据影响

五种类型与类比java的模型

• string --> String

• hash --> Hashmap

• list --> LinkList

• set --> HashSet

• sorted_set --> TreeSet

二 .五大基本数据类型

1 .String类型语句

(典型应用场景： • 通用缓存、计数器(下载量、点击量、在线人数等)等)

IO优化：合理使用mget、mset、pipeline等多值命令，提高批量操作的效率

• 命令处理时间通常小于网络传输时间，减少网络开销的次数将会极大提高操作效率

• 批量操作的命令/KEY数量一次不易过多，否则会出现Redis处理阻塞或者网络延迟

• 不要将所有数据都放到Redis内存中，只放热数据和有用的数据**

• 长字符串尽量压缩存储，控制在512字节以内**

String作为数值操作时的注意事项
string在redis内部存储默认就是一个字符串，当遇到增减类操作incr,decr时会转成数值型进行计算
redis所有的操作都是原子性的，采用单线程处理所有业务，命令是一个一个执行的，因此无需考虑并发带来的数据影响。
按数值进行操作的数据，如果原始数据不能转成数值，或超过了redis数值上线范围，将会报错。9223372036854775807 (java中long型数据最大值，Long.MAX_VALUE)

//spring语法格式
​
//添加/修改数据
set key value
​
//获取数据
get key
​
//删除数据
del key
​
//设置一个有过期时间的键  
set key value [ex 过期时间单位:秒] [px 过期时间单位:毫秒]  //ex跟px之间设置一个就可以了
 
//设置一个string类型的name,它的过期时间是20秒  
set name zhangsan ex 20 
  
//查看key的过期时间 
ttl key  
  
//删除过期时间的设置  
persist key 
//也可以通过重新设置值 但是不加过期时间的方式来取消过期时间 
  
  
//添加/修改多个数据语法格式
mset key1 value key2 value2 …
  
//获取多个数据
mget key1 key2 …
  
//追加数据到值的尾部
append key value  
  
//获取数据字符个数（字符串长度）
strlen key  
  
 --------------------------  
//设置数值数据增加指定范围的值
//key的值自增+1  
incr key            
 
//key增加指定的数值  incrby age 10 
incrby key increment
  
//增加一个浮点数(小数)
incrbyfloat key increment 
  
  
//设置数值数据减少指定范围的值
decr key            //自减1
decrby key increment //减少指定数值  
  
//清屏
 clear  
   

2. Hash(哈希)

相当于比string类型多了个对象，可以多个键值对存放在一个对象里面，这就叫做hash

Ø 类型说明：

 哈希类型所存储的键值本身又是一个键值对结构！

Ø 典型应用场景：

 对象信息，比如用户基础信息、商品信息等

对象类数据的存储如果具有较为频繁的更新需求，操作会显得笨重，存容易，改麻烦。 为了区别与Redis中的键值对的称呼，hash中的键成为field，而key特征Redis的键。

hash类型数据操作的注意事项

 单个hash类型成员个数不要过多

 hgetAll获取所有成员谨慎使用，容易带来性能问题（hscan）

hash类型下的value只能存储字符串，不允许存储其他类型数据，不存在嵌套现象。如果数据未获取到，对应的值为(nil) 每个hash可以存储2的32次方-1个键值对

hash类型十分贴近对象的数据存储形式，并且可以灵活添加删除对象属性。但hash设计不是为了存储大量对象的，切记不可滥用，更不可以将hash作为对象列表使用 hgetAll操作可以获取全部属性，如果内部fiekd过多，遍历整体数据效率就会很低，有可能成为数据访问瓶颈。

//Hash基本操作
​
//添加/修改数据         对象  属性  值
hset key field value  // hset user name zhangsan
​
//获取数据
hget key field     // hget user name     
  
//根据key删除数据
hdel key field1 [field2] 
// hdel user name 
  
//根据对象名获取所有键值对  
hgetall key   
  
//添加/修改多个数据
hmset key field1 value1 field2 calue2  
// hmset user name zhangsan age 15  //user 里面设置了两个键值对 name和age
​
//获取多个数据
hmget key field1 field2 …  
// hmget user name age   //获取user中的name和age的值
  
//获取哈希表中字段的数量
hlen key 
​
//获取哈希表中是否存在指定的字段
hexists key field  
//hexists user name  看user中有没有name字段
  
//获取哈希表中所有的字段名和字段值
hkeys key //字段名 获取所有键
hvals key //字段值 获取所有值  
  

3 . list 类型

数据存储需求：存储多个数据，并对数据进入存储空间的顺序进行区分 需要的存储数据：一个存储空间保存多个数据，且通过数据可以体现进入顺序 list类型：保存多个数据，底层使用双向链表存储结构实现

lpush rpop 队列先进先出(队列像排队一样谁在前面谁先出去)

栈是先进后出(栈像一个水瓶一样，先进来的最后才能出去)

//-----------添加/修改/查询数据----------------
 
//从list的左边添加进来 
lpush key value1 [value2] … 
//lpush student zhangsan lisi   
​
//从list的右边添加进来   
rpush key value1 [value2] …
 
//将值 value 插入到列表 key 当中，位于值 pivot 之前或之后。  如果命令执行成功，返回插入操作完成之后，列表的长度。 如果没有找到指定元素 ，返回 -1 。 如果 key 不存在或为空列表，返回 0
linsert key BEFORE|AFTER pivot value 
// linsert student before xiaoli zhangsan  在xiaoli前面添加一个值zhangsan
​
 
//获取从lilst左数第start到stop个元素，从0开始
lrange key start stop 
//lrange student 0 3  获取student中0到3的值
​
//查询第i个元素  
lindex key index 
 
//获取指定list的长度  
llen key
 
//规定时间内获取并移除数据 blpop是从左边移除数据 brpop是从右边移除数据
blpop key1 [key2] timeout
brpop key1 [key2] timeout
//阻塞式获取，在规定时间内获取这个值，规定时间内如果还没有的时候可以等，直到有值就可以获取到获取超时获取为空. 比如说现在设置了获取超时时间是30秒，30秒内只要其他客户端通过 lpush 添加进来数据就可以获取到并删除
//开两个客户端，一个设置15s内获取list1中的值，此时list1位空一直等待(阻塞)，在15秒内另一个客户端存入到list1中数据，此时就被获取到。  
 
 
 
//-----------获取并移除数据-----------------
 
//获取并删除list左边第一个元素  
lpop key
 
//获取并删除list右边第一个元素  
rpop key   
 
//移除指定数据 count为移除的数量，value为移除哪个值
lrem key count value 
​

4 . Set类型

新的存储需求：存储大量的数据，在查询方面提供更高的效率 需要的存储结构：能够保存大量的数据，高校的内部存储机制，便于查询 set类型：与hash存储结构完全相同，仅存储键，不存储值（nil)，并且值是不允许重复的。也就是只有键没有值的hash Set的基本操作

set类型不允许数据重复，如果添加的数据在set中已经存在，将只保留一份 set虽然与hash的存储结构相同，但是无法启用hash中存储值的空间

//-----------添加数据-----------(可以同时添加多个值，用空格分开)
sadd key menber1 [member2]
//sadd 集合名 数据1... 
​
//获取全部数据
smembers key
//smembers 集合名
​
//删除指定的数据
srem key member1 [member2]
//srem 集合名 数据  
​
//获取集合数据总量
scard key
​
//判断集合中是否包含指定数据
sismember key member
  
  
 ----------------------------------------------------------------------------------  
 //业务场景-随机操作数据
//每位用户首次使用进入头条时候会设置3项爱好的内容，但是后期为了增加用户的活跃度，兴趣点，必须让用户对其他信息类别逐渐产生兴趣，增加客户留存度，如何实现？ 使用set的集合随机获取就可以
​
//业务分析
//系统分析出各个分类的最新或最热点信息条目并组织成set集合，随机挑选其中部分信息
//配合用户关注的信息分类中的热点信息放一块的全部信息集合 
  
​
//随机获取集合中指定数量的数据
srandmember key [count]  
//srandmember 集合名 数量
  
//随机获取集合中指定数量的数据(如果不指定数量的话就可以像随机数一样)
srandmember key [count]
  
​
//随机获取集合中的某个数据并将该数据移出集合
spop key  
  
  
  
//---------求两个集合的交、并、差集-----------
  
//求两个集合的交集 (比如找两个人共同的好友)
sinter key1 [key2]  //sinter 集合一 集合二
  
//求两个集合的并集  (两个人全部的好友)
sunion key1 [key2]  
  
//求两个集合的差集(key1有但是key2没有的)  
sdiff key1 [key2]  
  
  
  
//将指定数据从原始集合移动到目标集合中
smove source destination member  
//smove 集合1  集合2  从集合1到集合2移动的数据 
  

SpringBoot整合Redis

1 .首先导入redis对应的starter

<dependency>
  <groupId>org.springframework.boot</groupId>
  <artifactId>spring-boot-starter-data-redis</artifactId>
</dependency>

2 接下来配置，在application.yml配置文件里面加redis的数据源相关配置 url username password等

3 最后提供 注入redis接口对象RedisTemplate,通过Redisemplate操作redis数据库

@Autowired
private RedisTemplate redisTemplate;
​
@Test
void set() {
  ValueOperations ops = redisTemplate.opsForValue();  //ops后面可以用各种类型的属性 opsForValue是String类型
  ops.set("age",20);
}
​
@Test
void get() {
  ValueOperations ops = redisTemplate.opsForValue();
  System.out.println(ops.get("age"));
}
​
​
 //所有的Set设置
  @Test
  void AllSet() {
    stringRedisTemplate.opsForValue().set("love", "pig");               //设置String类型
    stringRedisTemplate.opsForSet().add("map","张三","李四","王五");      //设置set集合类型
   }
​
  //所有的Get获取
  @Test
  void AllGet() {
    System.out.println(stringRedisTemplate.opsForValue().get("name"));
    System.out.println(stringRedisTemplate.opsForHash().get("eat", "fruit"));
   }