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数据类型篇

Redis常见数据类型和应用场景

我们都知道 Redis 提供了丰富的数据类型，常见的有五种：String（字符串），Hash（哈希），List（列表），Set（集合）、Zset（有序集合）。

随着 Redis 版本的更新，后面又支持了四种数据类型： BitMap（2.2 版新增）、HyperLogLog（2.8 版新增）、GEO（3.2 版新增）、Stream（5.0 版新增）。

String

介绍

String是最基本的key-value结构，key是唯一标识，value是具体的值，value不仅可以是字符串，也可以是数字（整数或者浮点数），value最多可以容纳的数据长度是512M。

内部实现

String类型的底层数据结构实现主要是int和SDS（简单动态字符串）。

SDS和我们认识的C字符串不太一样，之所以没有使用C语言的字符串表示，因为SDS相比于C的原生字符串：
1. SDS不仅可以保存文本数据，还可以保存二进制数据。 因为SDS使用len属性的值而不是空字符来判断字符串是否结束，并且SDS的所有API都会以处理二进制的方式来处理SDS存放在buf[]数组里的数据。所以SDS不光能存放文本数据，还能保存图片、音频、视频、压缩文件这样的二进制数据。
2. SDS 获取字符串长度的时间复杂度是 O(1)。因为 C 语言的字符串并不记录自身长度，所以获取长度的复杂度为 O(n)；而 SDS 结构里用len属性记录了字符串长度，所以复杂度为O(1)。
3. Redis的SDS API是安全的，拼接字符串不会造成缓冲区溢出。因为SDS在拼接字符串之前会检查SDS空间是否满足要求，如果空间不够会自动扩容，所以不会导致缓冲区溢出的问题。

字符串对象的内部编码（encoding）有 3 种 ：int、raw和 embstr。

常用指令

普通字符串的基本操作：

# 设置 key-value 类型的值
> SET name lin
OK
# 根据 key 获得对应的 value
> GET name
"lin"
# 判断某个 key 是否存在
> EXISTS name
(integer) 1
# 返回 key 所储存的字符串值的长度
> STRLEN name
(integer) 3
# 删除某个 key 对应的值
> DEL name
(integer) 1

批量设置：

# 批量设置 key-value 类型的值
> MSET key1 value1 key2 value2 
OK
# 批量获取多个 key 对应的 value
> MGET key1 key2 
1) "value1"
2) "value2"

计数器（字符串的内容为整数的时候可以使用）：

# 设置 key-value 类型的值
> SET number 0
OK
# 将 key 中储存的数字值增一
> INCR number
(integer) 1
# 将key中存储的数字值加 10
> INCRBY number 10
(integer) 11
# 将 key 中储存的数字值减一
> DECR number
(integer) 10
# 将key中存储的数字值键 10
> DECRBY number 10
(integer) 0

过期（默认为永不过期）：

# 设置 key 在 60 秒后过期（该方法是针对已经存在的key设置过期时间）
> EXPIRE name  60 
(integer) 1
# 查看数据还有多久过期
> TTL name 
(integer) 51

#设置 key-value 类型的值，并设置该key的过期时间为 60 秒
> SET key  value EX 60
OK
> SETEX key  60 value
OK

不存在就插入：

# 不存在就插入（not exists）
>SETNX key value
(integer) 1

应用场景

– tips: key中L:的作用类似把key分类，在可视化软件上可以看到它是像文件夹那样展开的

1. 缓存对象
   使用 String 来缓存对象有两种方式：
   • 直接缓存整个对象的 JSON，命令例子：SET user:1 '{"name":"xiaolin", "age":18}'。
   • 采用将 key 进行分离为 user:ID:属性，采用 MSET 存储，用 MGET 获取各属性值，命令例子：MSET user:1:name xiaolin user:1:age 18 user:2:name xiaomei user:2:age 20。
     把常用信息，字符串，图片或者视频等信息放到redis中，redis作为缓存层，mysql做持久化层，降低mysql的读写压力。
2. 计数
   因为 Redis 处理命令是单线程，所以执行命令的过程是原子的。因此 String 数据类型适合计数场景，比如计算访问次数、点赞、转发、库存数量等等。
   比如计算文章的阅读量：
   # 初始化文章的阅读量 > SET aritcle:readcount:1001 0 OK #阅读量+1 > INCR aritcle:readcount:1001 (integer) 1 #阅读量+1 > INCR aritcle:readcount:1001 (integer) 2 #阅读量+1 > INCR aritcle:readcount:1001 (integer) 3 # 获取对应文章的阅读量 > GET aritcle:readcount:1001 "3"
3. 分布式锁
   SET 命令有个 NX 参数可以实现「key不存在才插入」，可以用它来实现分布式锁：
   • 如果 key 不存在，则显示插入成功，可以用来表示加锁成功；
   • 如果 key 存在，则会显示插入失败，可以用来表示加锁失败。

一般而言，还会对分布式锁加上过期时间，分布式锁的命令如下：

SET lock_key unique_value NX PX 10000

• lock_key 就是 key 键；
• unique_value 是客户端生成的唯一的标识；
• NX 代表只在 lock_key 不存在时，才对 lock_key 进行设置操作；
• PX 10000 表示设置 lock_key 的过期时间为 10s，这是为了避免客户端发生异常而无法释放锁。

而解锁的过程就是将lock_key键删除，但不能乱删，要保证执行操作的客户端就是加锁的客户端。所以，解锁的时候，我们要先判断锁的unique_value是否为加锁客户端，是的话，才将 lock_key 键删除。
可以看到，解锁是有两个操作，这时就需要Lua脚本来保证解锁的原子性，因为Redis在执行Lua脚本时，可以以原子性的方式执行，保证了锁释放操作的原子性。

// 释放锁时，先比较 unique_value 是否相等，避免锁的误释放
if redis.call("get",KEYS[1]) == ARGV[1] then
    return redis.call("del",KEYS[1])
else
    return 0
end

这样一来，就通过使用 SET 命令和 Lua 脚本在 Redis 单节点上完成了分布式锁的加锁和解锁
4.共享 Session 信息
通常我们在开发后台管理系统时，会使用Session来保存用户的会话(登录)状态，这些Session信息会被保存在服务器端，但这只适用于单系统应用，如果是分布式系统此模式将不再适用。
例如用户一的 Session 信息被存储在服务器一，但第二次访问时用户一被分配到服务器二，这个时候服务器并没有用户一的 Session 信息，就会出现需要重复登录的问题，问题在于分布式系统每次会把请求随机分配到不同的服务器。
分布式系统单独存储 Session 流程图：

因此，我们需要借助 Redis 对这些Session信息进行统一的存储和管理，这样无论请求发送到那台服务器，服务器都会去同一个Redis获取相关的Session信息，这样就解决了分布式系统下Session存储的问题。
分布式系统使用同一个 Redis 存储 Session 流程图：