【狂神说Java】Redis最新超详细版教程通俗易懂

Remote Dictionary Server 远程字典服务，是一个开源的、支持网络、可基于内存也可以持久化的日志型、Key-Value数据库。可以用作数据库、缓存和消息中间件（消息队列）。

redis为了保证效率，数据都是缓存在内存中。效率高，可作为其他数据库，如MySQL的缓存。

持久化：redis会周期性的把更新的数据写入磁盘（RDB），或者把修改操作写入追加的记录文件（AOF），并且在此基础上实现了master-slave(主从)同步。

性能

reids是基于内存操作的，cpu不是redis的性能瓶颈，而是内存和带宽。所以redis是单线程的。

为什么单线程还那么快？

redis所有的数据存储在内存中，不存在I/O阻塞和调度的情况，也就不需要多个线程提高并发，多线程反而会导致CPU调度的额外消耗。

redis使用了I/O多路复用技术，能够使用单线程同时处理多个连接。

数据类型

详见Redis中文官方网站

string字符串

最常用的类型，可以用set, get, append, strlen进行字符串操作。

getrange 截取字符串 setex 创建有寿命的项 setnx 不存在再创建

redis可以识别整型数字，可以进行整型数操作， 如incr命令 +1, decr -1, incrby +n , decrby -n 等。

hash散列

哈希表，结构是 key-<key, value>，即string格式中的value变成了一个哈希表

list列表

底层实现是双向链表，实现各种线性表的操作

set集合

无序的集合，底层实现是哈希表

sorted set(Zset)有序集合

在定义的时候要给每一个记录添加一个score值，用来排序。score值需要是合法的float值。

bitmap位图

位存储，用于高效率存储双状态量。

hyperloglog

用于基数统计，即统计不重复的元素数量，譬如网站的访问人数。

理论上set也能用，但hyperloglog占用内存小。每个 HyperLogLog 键只需要花费 12KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基数。

因为 HyperLogLog 只会根据输入元素来计算基数，而不会储存输入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那样，返回输入的各个元素。也因此 HyperLogLog 会存在少量的误差，约为0.81%。

geospatial 地理位置

用于定位，包括经度、纬度、名称等属性，可以计算地点的距离、指定半径内的其他地点等。经纬度数据是float格式，有效的经度是-180~180，纬度是-85~85。

底层实现是用Zset，可以用Zset命令来操作geo。

事务

一组命令的集合/队列。

• 一次性：命令会在队列中一次性执行
• 顺序性：命令是按照顺序执行的
• 排他性：命令间不会互相干扰

redis的单条命令是原子性的，但是事务不保证原子性！

redis事务没有隔离级别！

事务异常处理

编译异常：如果事务代码有语法错误，会抛出异常，事务取消

运行时异常：如果事务中存在数据性错误（如访问一个空值），则其他命令正常执行，错误命令抛出异常。所以没有原子性！

乐观锁

redis 用版本号机制实现乐观锁。

在事务之前使用watch语句监视修改值，watch语句获取对应值的版本号。如果事务提交之前有其他线程修改了对应值，则使本事务失败。

失败后如果要再次执行事务，应先用unwatch先解锁再加锁。

持久化

redis是内存数据库，如果不持久化，数据断电即失。

RDB(Redis Database)

以指定的时间间隔将内存中的数据快照写入磁盘文件（默认dump.rdb）。恢复时直接将redis目录下的快照文件读入内存。

redis会单独创建一个子进程来进行持久化，会先将数据写入一个临时文件，等到持久化过程结束，再用临时文件代替之前的的数据库快照文件。

过程中主进程无须进行I/O操作，所以RDB效率较高，适合大规模的数据恢复。

缺点是如果最后一次持久化出错，则会出现一段时间的数据丢失，所以适用于数据完整性要求不高的情景。

AOF(Append Only File)

将所有的写操作追加记录在日志文件中，redis启动时会读取日志文件进行数据库重构。

可以控制追加日志文件的频率，如每次操作都追加，或者每隔几秒追加。

显然，效率较低，且日志文件远大于RDB。但是数据完整性好。

redis集群

发布和订阅

redis发布订阅是一种消息通信模式，发布者发送消息，订阅者接收消息。

redis客户端可以订阅任意数量的频道。和kafka类似，但采用的是服务器推送模式。

主节点和从节点

默认情况下，redis每一台服务器都是主节点 master，从节点 slave 需要手动配置。每一个主节点可以有多台从节点。

所有的写操作都由主节点完成，从节点负责从主节点处备份数据，以及处理读操作。在读多写少的情况下，可以实现负载均衡。

配合哨兵模式，可以在主节点宕机之后，选择一个从节点晋升为主节点。如果没有哨兵，则 slave 需要等待 master 恢复

全量复制：slave 会将接收到的数据全部存盘并加载进内存

增量复制：master 将修改命令依次发给 slave，完成同步

每次主节点和从节点进行连接或恢复，都会进行全量复制。

哨兵模式

一般情况下，如果主节点宕机，需要手动配置新的主节点，费时费力，还会造成一段时间服务不可用。哨兵是redis的独立进程，可以检测节点的可用性。如果主节点宕机，则选举出新的主节点。

哨兵通过发送命令，让服务器回应其运行状态，包括 master 和 slave。当哨兵检测到 master 宕机，会通过投票的方式选出一个 slave 成为新的 master ，然后通过发布订阅模式告知其他 slave，修改配置文件，切换 master。

单哨兵的可靠性依旧不够，可以配置多个哨兵，哨兵之间也会进行监控。

过程

1. 假设 master 宕机，哨兵检测到这个结果，会将其标记为“主观下线”。

2. 当其他哨兵也检测到宕机，并且数量达到一定值时，哨兵会发起投票。投票的目标写在配置文件中。

3. 进行故障转移failover操作，切换 master。

4. 通过发布订阅模式告知其他 slave，称为“客观下线”。

优点：主从配置模式提高可用性，实现负载均衡。自动切换主从，健壮性提高。

缺点：配置复杂，不易扩容