本文主要是介绍redis核心数据结构与高性能原理，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

一：redis安装

1.下载

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.0.3.tar.gz

2.解压和编译

tar xzf redis‐5.0.3.tar.gz
cd redis‐5.0.3

# 进入到解压好的redis‐5.0.3目录下，进行编译与安装
make MALLOC=libc

　　出现报错，参考：https://www.cnblogs.com/zxiaozhou/p/13398144.html

3.修改配置

daemonize yes #后台启动

protected‐mode no #关闭保护模式，开启的话，只有本机才可以访问redis

需要注释掉bind
#bind 127.0.0.1（bind绑定的是自己机器网卡的ip，如果有多块网卡可以配多个ip，代表允许客户端通过机器的哪些网卡ip去访问，内网一般可以不配置bind，注释掉即可）

4.启动

src/redis-server redis.conf

5.进入客户端

src/redis-cli

二：核心数据结构

1.五种数据结构

2.String

　　1.常见用法

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
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 ...]        　　　　　　 //删除一个键
EXPIRE  key  seconds       　　　　    //设置一个键的过期时间(秒)



原子加减　　
INCR  key            　　 　　　　//将key中储存的数字值加1
DECR  key             　　　　　　//将key中储存的数字值减1
INCRBY  key  increment         //将key所储存的值加上increment
DECRBY  key  decrement     　　//将key所储存的值减去decrement

　　2.应用

单值缓存
SET  key  value     
GET  key     

对象缓存
1) SET  user:1  value(json格式数据)
2) MSET  user:1:name  zhuge   user:1:balance  1888
   MGET  user:1:name   user:1:balance 

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

计数器
INCR article:readcount:{文章id}      
GET article:readcount:{文章id} 

Web集群session共享
spring session + redis实现session共享

分布式系统全局序列号    
INCRBY  orderId  1000        //redis批量生成序列号提升性能

　　测试：

　　分布式锁在一段时间将会失效，可以继续设置：

3.hash

　　1.常见命令

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键的值加上增量increment

　　2.应用

对象缓存
HMSET  user  {userId}:name  zhuge  {userId}:balance  1888
HMSET  user  1:name  zhuge  1:balance  1888
HMGET  user  1:name  1:balance  

　　测试:

电商购物车
1）以用户id为key
2）商品id为field
3）商品数量为value

购物车操作
添加商品hset cart:1001 10088 1
增加数量hincrby cart:1001 10088 1
商品总数hlen cart:1001
删除商品hdel cart:1001 10088
获取购物车所有商品hgetall cart:1001

　　优点缺点

优点
1）同类数据归类整合储存，方便数据管理
2）相比string操作消耗内存与cpu更小
3）相比string储存更节省空间

缺点
过期功能不能使用在field上，只能用在key上
Redis集群架构下不适合大规模使用

4.list

　　常用命令

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

 　　应用：

微博消息和微信公号消息
诸葛老师关注了MacTalk，备胎说车等大V
1）MacTalk发微博，消息ID为10018
LPUSH  msg:{诸葛老师-ID}  10018
2）备胎说车发微博，消息ID为10086
LPUSH  msg:{诸葛老师-ID} 10086
3）查看最新微博消息
LRANGE  msg:{诸葛老师-ID}  0  4

5.set

　　常用命令

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中选出count个元素，元素不从key中删除
SPOP  key  [count]                //从集合key中选出count个元素，元素从key中删除

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

　　应用

微信抽奖小程序
1）点击参与抽奖加入集合
SADD key {userlD}
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]

集合操作实现微博微信关注模型
1) 诸葛老师关注的人: 
zhugeSet-> {guojia, xushu}
2) 杨过老师关注的人:
 yangguoSet--> {zhuge, baiqi, guojia, xushu}
3) 郭嘉老师关注的人: 
guojiaSet-> {zhuge, yangguo, baiqi, xushu, xunyu)
4) 我和杨过老师共同关注: 
SINTER zhugeSet yangguoSet--> {guojia, xushu}
5) 我关注的人也关注他(杨过老师): 
SISMEMBER guojiaSet yangguo 
SISMEMBER xushuSet yangguo
6) 我可能认识的人: 
SDIFF yangguoSet zhugeSet->(zhuge, baiqi}

6.zset

　　常用命令

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
ZINCRBY 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

Zset集合操作
ZUNIONSTORE destkey numkeys key [key ...]     //并集计算
ZINTERSTORE destkey numkeys key [key …]    //交集计算

　　应用

Zset集合操作实现排行榜
1）点击新闻
ZINCRBY  hotNews:20190819  1  守护香港
2）展示当日排行前十
ZREVRANGE  hotNews:20190819  0  9  WITHSCORES 
3）七日搜索榜单计算
ZUNIONSTORE  hotNews:20190813-20190819  7 hotNews:20190813  hotNews:20190814... hotNews:20190819
4）展示七日排行前十
ZREVRANGE hotNews:20190813-20190819  0  9  WITHSCORES

三：单线程与高性能

1.单线程

　　Redis 的单线程主要是指 Redis 的网络 IO 和键值对读写是由一个线程来完成的，这也是 Redis 对外提供键值存储服务的主要流程。

　　但 Redis 的其他功能，比如持久化、异步删除、集群数据同步等，其实是由额外的线程执行的。

2.为什么这么快

　　因为它所有的数据都在内存中，所有的运算都是内存级别的运算，而且单线程避免了多线程的切换性 能损耗问题。正因为 Redis 是单线程，所以要小心使用 Redis 指令，对于那些耗时的指令(比如 keys)，一定要谨慎使用，一不小心就可能会导致 Redis 卡顿。

3.Redis 单线程如何处理那么多的并发客户端连接？

　　Redis的IO多路复用：redis利用epoll来实现IO多路复用，将连接信息和事件放到队列中，依次放到 文件事件分派器，事件分派器将事件分发给事件处理器。

 　　支持并发数：

config get maxclients

四：其他命令

1.全量遍历键

keys *

2.渐进式遍历

　　先多增加几个key

SCAN cursor [MATCH pattern] [COUNT count]
scan 参数提供了三个参数，第一个是 cursor 整数值(hash桶的索引值)，第二个是 key 的正则模式，第三个是一次遍历的key的数量(参考值，底层遍历的数量不一定)，并不是符合条件的结果数量。
第一次遍历时，cursor 值为 0，然后将返回结果中第一个整数值作为下一次遍历的 cursor。一直遍历到返回的cursor 值为 0 时结束。

注意：
但是scan并非完美无瑕， 如果在scan的过程中如果有键的变化（增加、 删除、 修改） ，那么遍历效果可能会碰到如下问题： 新增的键可能没有遍历到， 遍历出了重复的键等情况， 也就是说scan并不能保证完整的遍历出来所有的键， 这些是我们在开发时需要考虑的。

　　测试：

3.查看redis运行信息

　　info

Server 服务器运行的环境参数
Clients 客户端相关信息
Memory 服务器运行内存统计数据
Persistence 持久化信息
Stats 通用统计数据
Replication 主从复制相关信息
CPU CPU 使用情况
Cluster 集群信息
KeySpace 键值对统计数量信息

　　一些有意思的信息

connected_clients:2 # 正在连接的客户端数量

instantaneous_ops_per_sec:789 # 每秒执行多少次指令

used_memory:929864 # Redis分配的内存总量(byte)，包含redis进程内部的开销和数据占用的内存

maxmemory_policy:noeviction # 当达到maxmemory时的淘汰策略

这篇关于redis核心数据结构与高性能原理的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！