既然有Map了，为什么还要有Redis？

同样是缓存，用map不行吗？

  • Redis可以存储几十个G的数据，Map行吗？
  • Redis的缓存可以进行本地持久化，Map行吗？
  • Redis可以作为分布式缓存，Map只能在同一个JVM中进行缓存；
  • Redis支持每秒百万级的并发，Map行吗？
  • Redis有过期机制，Map有吗？
  • Redis有丰富的API，支持非常多的应用场景，Map行吗？

Redis为什么是单线程的？

  • 代码更清晰，处理逻辑更简单；
  • 不用考虑各种锁的问题，不存在加锁和释放锁的操作，没有因为可能出现死锁而导致的性能问题；
  • 不存在多线程切换而消耗CPU；
  • 无法发挥多核CPU的优势，但可以采用多开几个Redis实例来完善；

Redis真的是单线程的吗？

  • Redis6.0之前是单线程的，Redis6.0之后开始支持多线程；
  • Redis内部使用了基于epoll的多路服用，也可以多部署几个Redis服务器解决单线程的问题；
  • Redis主要的性能瓶颈是内存和网络；
  • 内存好说，加内存条就行了，而网络才是大麻烦，所以Redis6内存好说，加内存条就行了；
  • 而网络才是大麻烦，所以Redis6.0引入了多线程的概念，
  • Redis6.0在网络IO处理方面引入了多线程，如网络数据的读写和协议解析等，需要注意的是，执行命令的核心模块还是单线程的。

Redis优缺点

优点

  • Redis是KV数据库，MySQL是关系型数据库，Redis速度更快；
  • Redis数据操作主要在内存中，MySQL主要将数据存储在硬盘，Redis速度更快；
  • Redis同样支持持久化（RDB+AOF），Redis支持将数据异步将内存的数据持久化到硬盘上，避免Redis宕机出现数据丢失的问题；
  • Redis性能极高，读的速度是110000次/秒，写的速度是81000次/秒；
  • Redis数据类型丰富，不仅支持KV键值对，还支持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；
  • Redis支持简单的事务，操作满足原子性；
  • Redis支持读写分离，分担读的压力；
  • Redis支持哨兵模式，实现故障的自动转移；
  • 单线程操作，避免了频繁的上下文切换；
  • 采用了非阻塞I/O多路复用机制，性能卓越；

缺点

  • 数据存储在内存，容易造成数据丢失；
  • 存储容量受内存的限制，只能存储少量的常用数据；
  • 缓存和数据库双写一致性问题；
  • 用于缓存时，容易出现内存穿透、缓存击穿、缓存雪崩的问题；
  • 修改配置文件后，需要进行重启，将硬盘中的数据同步到内存中，消耗的时间较长，而且数据同步的时间里Redis不能提供服务；

Redis常见业务场景

  • Redis是基于内存的nosql数据库，可以通过新建线程的形式进行持久化，不影响Redis单线程的读写操作
  • 通过list取最新的N条数据
  • 模拟类似于token这种需要设置过期时间的场景
  • 发布订阅消息系统
  • 定时器、计数器
  • 缓存加速、分布式会话、排行榜、分布式计数器、分布式锁；
  • Redis支持事务、持久化、LUA脚本、发布/订阅、缓存淘汰、流技术等特性；

Redis常见数据类型

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String

  • String简介
  • String 是最基本的 key-value 结构，key 是唯一标识，value 是具体的值，value其实不仅是字符串， 也可以是数字（整数或浮点数），value 最多可以容纳的数据长度是 512M。
  • 应用场景
  • 作为缓存数据库
  • 在Java管理系统体系中，大多数都是用MySQL存储数据，redis作为缓存，因为Redis具有支撑高并发的特性，通常能起到加速读写和降低数据库服务器压力的作用，大多数请求都会先请求Redis，如果Redis中没有数据，再请求MySQL数据库，然后再缓存到Redis中，以备下次使用。

既然有Map了，为什么还要有Redis？_缓存_02

  • 计数器
  • Redis字符串中有一个命令INCR key，incr命令会对值进行自增操作，比如CSDN的文章阅读，视频的播放量，都可以通过Redis来计数，每阅读一次就+1，同时将这些数据异步存储到MySQL数据库中，降低MySQL服务器的写入压力。
  • 共享session
  • 在分布式系统中，用户每次请求一般会访问不同的服务器 ，这就会导致session不同步的问题，这时，一般会使用Redis来解决这个问题，将session存入Redis，使用的时候从Redis中取出就可以了。
  • 分布式锁
  • setnx key value，加锁
  • del key，释放锁
  • key操作命令

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  • set key value
  • SET key value [NX | XX] [GET] [EX seconds | PX milliseconds | EXAT unix-time-seconds | PXAT unix-time-milliseconds | KEEPTTL]
  • EX seconds，设置过期时间，单位秒
  • PX milliseconds，设置过期时间，单位毫秒
  • EXAT timestamp-seconds，设置过期时间，以秒为单位的UNIX时间戳
  • PXAT timestamp-milliseconds，设置过期时间，以毫秒为单位的UNIX时间戳
  • NX，键不存在的时候设置键值
  • XX，键存在的时候设置键值
  • KEEPTTL，保留设置前指定键的生存时间
  • GET，返回指定键原本的值，若键不存在返回nil
  • 备注：
  • 命令不区分大小写，而key是区分大小写的。
  • 同时设置多个键值
  • 获取指定区间范围内的值
  • getrange、setrange。
  • 数值增减
  • INCR key，递增数字
  • INCRBY key increment，增加指定的数值递增
  • DECR key，递减数值
  • DECRBY key decrement，指定指定的数值递减
  • 获取字符串的长度，内容追加
  • STRLEN key，获取值的长度
  • APPEND key value，内容追加

List

  • List 列表简介
  • List 列表是简单的字符串列表，按照插入顺序排序，可以从头部或尾部向 List 列表添加元素。
  • 列表的最大长度为 2^32 - 1，也即每个列表支持超过 40 亿个元素。
  • 主要功能有push/pop，一般用在栈、队列、消息队列等场景。
  • left、right都可以插入添加；
  • 如果键不存在，创建新的链表；
  • 如果键存在，新增内容；
  • 如果值全部移除，对应的键也会消失；
  • 它的底层是双向链表，对两端的操作性能很高，通过索引下标操作中间的节点，性能会较差。
  • 应用场景
  • 消息队列
  • 使用 lpush + rpop或者 rpush + lpop实现消息队列，Redis还支持阻塞操作，在弹出元素的时候使用阻塞命令来实现阻塞队列。

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  • 作为栈使用
  • 使用 lpush+lpop或者 rpush+rpop实现栈。

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  • 文章列表

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Hash

  • hash简介
  • Hash 是一个键值对（key - value）集合，value也是一个hash，相当于 Map>。
  • 常用场景
  • 由于特殊的数据结构，hash一般作为存储bean使用，String+JSON的数据结构存储特定的应用场景。

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  • 常用命令

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Set

  • Set类型简介
  • Set 类型是一个无序并唯一的键值集合，它的存储顺序不会按照插入的先后顺序进行存储。
  • 一个集合最多可以存储 2^32-1 个元素。概念和数学中个的集合基本类似，可以交集，并集，差集等等，所以 Set 类型除了支持集合内的增删改查，同时还支持多个集合取交集、并集、差集。
  • 应用场景
  • 相同好友可见 ， 在朋友圈场景中，对于点赞、评论的功能，通过交集实现相同还有可见的功能。
  • 共同关注、共同喜好 ， 抽奖功能
  • 常用命令

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Zset

  • Zset 类型简介
  • Zset 类型（有序集合类型）相比于 Set 类型多了一个排序属性 score（分值），对于有序集合 ZSet 来说，每个存储元素相当于有两个值组成的，一个是有序结合的元素值，一个是排序值。
    有序集合保留了集合不能有重复成员的特性（分值可以重复），但不同的是，有序集合中的元素可以排序。
zset k1 score1 v1 score2 v2
  • 应用场景
  • 排行榜 ， 通过score来记录点赞数，然后根据score进行排序，实现排行榜的功能。
  • 延迟消息队列 ，订单系统，下单后需要在15分钟内进行支付操作，否则自动取消订单。将下单后15分钟后的时间作为score，订单作为value存入Redis，消费者轮询去消费，如果消费的大于等于score，则取消该订单。
  • Zset常用命令

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BitMap

  • Bitmap简介
  • Bitmap，即位图，是一串连续的二进制数组（0和1），可以通过偏移量（offset）定位元素。BitMap通过最小的单位bit来进行0|1的设置，表示某个元素的值或者状态，时间复杂度为O(1)。
  • 应用场景
  • 由于 bit 是计算机中最小的单位，使用它进行储存将非常节省空间，特别适合一些数据量大且使用二值统计的场景。
  • 签到统计
  • 判断用户是否登录
  • 统计连续学习打卡的人
  • BitMap常用命令

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BitField

  • 通过bitfield命令可以一次性操作多个比特位，它会执行一系列操作并返回一个响应数组，这个数组中的元素对参数列表中的相应操作的执行结果。

HyperLogLog

  • HyperLogLog简介
  • Redis HyperLogLog 是 Redis 2.8.9 版本新增的数据类型，是一种用于「统计基数」的数据集合类型，基数统计就是指统计一个集合中不重复的元素个数。但要注意，HyperLogLog 是统计规则是基于概率完成的，不是非常准确，标准误算率是 0.81%。
  • 所以，简单来说 HyperLogLog 提供不精确的去重计数。
  • HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的内存空间总是固定的、并且是很小的。
  • 在 Redis 里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64 个不同元素的基数，和元素越多就越耗费内存的 Set 和 Hash 类型相比，HyperLogLog 就非常节省空间。
  • 应用场景
  • 百万级网页 UV 计数
  • 常用命令
  • pfadd key element，添加元素
  • pfcount key，返回指定HyperLogLog的基数的估算值；
  • pfmerge destkey sourcekey，将多个HyperLogLog合并成一个HyperLogLog；

GEO

  • GEO简介
  • Redis GEO 是 Redis 3.2 版本新增的数据类型，主要用于存储地理位置信息，并对存储的信息进行操作。
  • 在日常生活中，我们越来越依赖搜索“附近的餐馆”、在打车软件上叫车，这些都离不开基于位置信息服务（Location-Based Service，LBS）的应用。LBS 应用访问的数据是和人或物关联的一组经纬度信息，而且要能查询相邻的经纬度范围，GEO 就非常适合应用在 LBS 服务的场景中。
  • 应用场景
  • 高德地图、滴滴打车等定位软件。
  • 常用命令

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Stream

  • Stream简介
  • Redis Stream 是 Redis 5.0 版本新增加的数据类型，Redis 专门为消息队列设计的数据类型。
  • 在 Redis 5.0 Stream 没出来之前，消息队列的实现方式都有着各自的缺陷，例如：
  • 发布订阅模式，不能持久化也就无法可靠的保存消息，并且对于离线重连的客户端不能读取历史消息的缺陷；
  • List 实现消息队列的方式不能重复消费，一个消息消费完就会被删除，而且生产者需要自行实现全局唯一 ID。
  • 基于以上问题，Redis 5.0 便推出了 Stream 类型也是此版本最重要的功能，用于完美地实现消息队列，它支持消息的持久化、支持自动生成全局唯一 ID、支持 ack 确认消息的模式、支持消费组模式等，让消息队列更加的稳定和可靠。
  • 应用场景
  • 消息队列
  • 常用命令

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总结

  • Redis是一个key-value存储系统，支持10种数据类型，总结了为何要用Redis替代map作为程序缓存、Redis为什么是单线程的、Redis的优缺点、Redis的常用场景，做了一次Redis的快速入门。