为什么我们要使用Redis
为什么我们要使用 Redis
如果你从来没使用过Redis 数据库，那你肯定会问，为什么我们要学 Redis数据库，我只使用 MySQL 或 Oracle 就够了。其实 Redis 虽叫数据库，可又不是传统意义上的关系型数据库，Redis 是一个高性能的 Key-value 数据库。
首先我们先来讲一下 Redis 的历史。Redis 其实是作者 Salvatore Sanfilippo 为了解决实际问题而创造出来的。当时作者Salvatore 有这么一个需求，就是多个网站不断向服务器发送页面，而服务器需要为每个网站保存一定数量的最新页面记录，同时通过网页将数据实时给用户看到。但是无论 Salvatore 如何优化，都很难在关系数据库里让小虚拟机处理大负荷的负载。最终他打算自己写一个内存数据库，能对列表的两端执行常数时间复杂度的弹出和推入操作，并加上子进程的持久化操作，于是 Redis 就诞生了。
到了今天，Redis 已经进入了成熟期。数以千计的开发者都在开发和使用这个数据库，Redis 拥有非常完善的文档。我记得第一次使用 Redis，是为了在保存有数十百万用户的关系数据库里对某个条件进行查询。大家知道，要想在几百万用户中找到某条数据，是很难通过关系数据库在十几秒查询到的。于是我选择了 Redis，在不断优化后每次操作可以控制在 1 秒钟甚至更短，带给我相当大的震撼。
认识 Redis
在 Redis 之前，很多互联网公司会使用 MySql + Memcached 架构，这个架构虽然适合于海量数据存储，但随着业务的增加，会出现很多问题，例如，MySQL 数据库经常拆表，导致 Memcached 也不断扩容；同步问题；命中率低，导致直接穿透 Memcached 进入 DB 查询，DB资源池是有限的，进而宕机。这些问题都会导致Memcached其实并不好用。
Redis就在这种时代背景中产生，你会发现 Memcached 遇到的问题都被 Redis 给解决了。如果你用过 Memcached，你就会感受到 Redis 绝对不是简单的 Key-value 数据，还有 list、set、哈希等各种数据类型的存储，同时支持冷热备份和主从复制，不但解决了数据库的容错，还能轻易地将数据分布到多个 Redis 实例中。
那么 Redis 有哪些具体特性呢？大致可分为如下八大特性。
特性一，速度极快。官方给出的数据是 10 万次 ops 的读写，这主要归功于这些数据都存在于内存中。由于 Redis 是开源的，当你打开源代码，就会发现 Redis 都是用 C 语言写的，C 语言是最接近计算机语言的代码，而且只有区区 5 万行，保证了 Redis 的速度。同时一个 Redis 只是一个单线程，其真正的原因还是因为单线程在内存中是效率最高的。
特性二，持久化。Redis 的持久化可以保证将内存中的数据每隔一段时间就保存于磁盘中，重启的时候会再次加载到内存。持久化方式是 RDB 和 AOF。
特性三，支持多种数据结构。分别支持哈希、集合、BitMaps，还有位图（多用于活跃用户数等统计）、HyperLogLog（超小内存唯一值计数，由于只有 12K，是有一定误差范围的）、GEO（地理信息定位）。
特性四，支持多种编程语言。支持 Java、PHP、Python、Ruby、Lua、Node.js。
特性五，功能丰富。如发布订阅、Lua 脚本、事务、Pipeline（管道，即当指令到达一定数量后，客户端才会执行）。
特性六，简单。不依赖外部库、单线程、只有 23000 行 Code。
特性七，主从复制。主节点的数据做副本，这是做高可用的基石。
特性八，高可用和分布式。Redis-Sentinel（v2.8）支持高可用，Redis-Cluster（v3.0）支持分布式。
那么 Redis 用在哪些场景呢?
Redis最大的作用是增加你原来的访问性能问题，试想如果项目已经搭建好，这个项目一般是不太可能更换的。但是 Redis 独特的存在是只需要增加一层，把常用的数据存放在 Redis 即可。你在开发环境中使用 Redis 功能，但却不需要转到 Redis。
无论是什么架构，你都可以将 Redis 融入项目中来，这可以解决很多关系数据库无法解决的问题。比如，现有数据库处理缓慢的任务，或者在原有的基础上开发新的功能，都可以使用 Redis。接下来，我们一起看看 Redis 的典型使用场景。
1.缓存系统。这是 Redis 使用最多的场景。Redis 能够替代 Memcached，让你的缓存从只能存储数据变得能够更新数据，因此你不再需要每次都重新生成数据。毫无疑问，Redis 缓存使用的方式与 Memcached 相同。网络中总是能够看到这个技术更新换代，Redis 的原生命令，尽管简单却功能强大，把它们加以组合，能完成的功能是无法想象的。当然，你可以专门编写代码来完成所有这些操作，但 Redis 实现起来显然更为轻松。
2.计数器。如转发数、评论数，有了原子递增（Atomic Increment），你可以放心的加上各种计数，用GETSET重置，或者是让它们过期。目前新浪是号称史上最大的 Redis 集群。
比如，你想计算出最近用户在页面间停顿不超过 30 秒的页面浏览量，当计数达到比如 10 时，就可以显示提示。再比如，如果想知道什么时候封锁一个 IP 地址，INCRBY命令让这些变得很容易，通过原子递增保持计数；GETSET用来重置计数器；过期属性用来确认一个关键字什么时候应该删除。
3.消息队列系统。虽然 Kafka 更强，但是简单的可以使用 Redis。运行稳定并且快速，支持模式匹配，能够实时订阅与取消频道。
Redis还有阻塞队列的命令，能够让一个程序在执行时被另一个程序添加到队列。你也可以做些更有趣的事情，比如一个旋转更新的 RSS Feed 队列。
4.排行榜及相关问题。实际就是一种有序集合。对于 Redis 来说，如果你要在几百万个用户中找到排名，其他数据库查询是非常慢的，因为每过几分钟，就会有几百万个不同的数据产生变化，但是 Redis 却可以轻松解决。
排行榜（Leader Board）按照得分进行排序。ZADD 命令可以直接实现这个功能，而 ZREVRANGE 命令可以用来按照得分获取前 100 名的用户，ZRANK 可以用来获取用户排名，非常直接而且操作容易。
5.社交网络。Redis 可以非常好地与社交网络相结合，如新浪微博、Twiter等，比如QQ和用户交互的时候，用户和状态消息将会聚焦很多有用的信息，很多交互如实时聊天就是通过 Redis 来实现的。
6.按照用户投票和时间排序。Reddit 的排行榜，得分会随着时间变化。LPUSH 和 LTRIM 命令结合运用，把文章添加到一个列表中。一项后台任务用来获取列表，并重新计算列表的排序，ZADD 命令用来按照新的顺序填充生成列表。列表可以实现非常快速的检索，即使是负载很重的站点。
7.过期项目处理。通过 Unix 时间作为关键字，用来保持列表能够按时间排序。对 currenttime 和 timeto_live 进行检索，完成查找过期项目的艰巨任务。另一项后台任务使用 ZRANGE...WITHSCORES 进行查询，删除过期的条目。
8.实时系统。使用位图来做布隆过滤器，例如实现垃圾邮件过滤系统的开发变的非常容易。
综上所述， Redis 的应用是非常广泛的，而且在实际使用中是非常有价值的。你可以让网站向 100万用户推荐新闻、可以实时显示最新的项目列表、在游戏中实时获得排名、获得全球排名等等。Redis 的出现，解决了传统关系数据库的短板，让开发变的更加简单和高效，大大提高了开发效率，也在用户体验上获得更加实时的体验。随着 Redis 的使用越来越广泛，将会有更多的开发者加入 Redis 的使用和开发上来。
单线程
我们再来看下为什么 Redis 中单线程快。很多程序员应该深有体会，其实其他很多语言单线程是非常慢的，但是为什么 Redis 的单线程快呢？
我觉得最大的原因是纯内存存储。正因为这个是主要原因，所以后面两个原因显得有点不太重要，即非阻塞 IO 和避免线程切换和竞态消耗。
你要清楚，首先 Redis 一次只运行一条命令。其次我们应该减少长命令，哪些是长命令呢？如 KEYS、FLUSHALL、FLUSHDB、SlowLua Script、MULTI/EXEC、OperateBig Value（Collection）。最后说明一点，其实Redis 不只是单线程，如果你去读源码，你就会发现有些指令绝不是单线程能够做的。如 Fysnc FileDescriptor、Close File Descriptor等。
7 种数据类型的使用
字符串 String
Redis的 key 没什么好说，值得一提的就是 value 的五种数据类型。分别是字符串类型、数字、二进制、和 JSON 类型的数据。
那我们在实际生产环境中有哪些场景使用呢？如缓存、计数器（每次加 1 的计数）、分布式锁等场景都能看到。
接着我将列出与该数据类型相关的命令及使用说明。
1.GET、SET 和 DEL
这是 Redis 最简单的命令，如果你要得到一个 value 的值，只需要 GET key，就 ok 了。如果你要设置某个 key 的值，那就 SET key value，搞定。
2.INCR、DECR、INCRBY、DECRBY
INCR key：就是 key 自增 1，不存在，自增后 get(key)=1;
DECR key：就是 key 自减 1，不存在，自减后返回 -1；
INCRBY key k：自增 k ，不存在，则返回 k；
DECRBY key k：自减 k 。
实际使用
如果你想访问某个主页的访问量，那可以用 INCR id:pageview。
我们实际开发中，常常会使用下面的伪代码。
publicVideoInfoget（longid）{
String redisKey = redisPrefix + id;VideoInfo videoInfo = redis.get(redisKey);
if(videoInfo ==null){
videoInfo = mysql.get(id);
if(videoInfo !=null){
// 序列化redis.set(redisKey, serialize(videoInfo));
} }returnvideoInfo;
}3.SET、SETNX、SET xx
SET key value：不管 key 是否存在，都设置；
SETNX key value：key 不存在，才设置（相当于 add）；
SET key value xx：key 存在，才设置（相当于 update）。
实际操作，见如下代码。
exists php --> 0set php good -->OKsetnx php bad -->0set php best xx -->ok exists lua --> 0set lua hehe xx -->(nil)4.MGET、MSET
MGET key1 key2 key3 ...：批量获取 key，原子操作；
MSET key1 val2 key2 val2 key3 val3：批量设置 key-value。
实际开发的过程中，我们通常使用 MGET，因为 MGET 只有 1 次网络时间和 n 次命令时间。但是如果你使用 GET 的话，就是 n 次网络时间和 n 次命令时间。
使用 MGET 效率更高。
5.GETSET、APPEND、STRLEN
GETSET key newvalue：set key newvalue 并返回旧的 value，旧的 value 会被删除；
APPEND key value：将 value 追加到旧的 value 上；
STRLEN key：返回字符串的长度（注意中文）。
6.INCRBYFLOAT、GETRANGE、SETRANGE
INCRBYFLOAT key 3.5：在 key 上追加对应的值 3.5；
GETRANGE key start end：获取字符串指定下标所有的值；
SETRANGE key index value：设置指定下标所有对应的值。
哈希 Hash
说到 Hash，就要说到为什么我们要使用 Hash。我们在使用字符串的数据类型的时候，如果我们存储的是个对象，比如某个图书馆的会员，里面存储着会员的姓名、年龄、身份证信息、地址、借阅书籍、借阅时间……一系列的属性。
如果我们用 String 来存储的话，那我们就需要每次都序列化这个字符串，每次只要一修改某个属性，我们就要把一串属性都覆盖一遍。这样是不是非常麻烦？
这个时候，哈希就应运而生了。Hash 相当于 value 是一个Map，里面的所有属性我们都可以单独新增、修改或者删除，而不需要像字符串那样全部覆盖操作。
常用的命令有HGET、HSET、HGETALL。
HGET key field：获取存储在哈希表中指定字段的值。
HSET key field value：将哈希表 key 中的字段 field 的值设为 value。
HGETALL key：获取在哈希表中指定 key 的所有字段和值，生产环境不常用。
列表 List
List 是一种简单的字符串的集合，是有顺序的。在实际生产环境中，我们时常会使用它。比如当我们需要获取某个数据的列表（例如粉丝列表）。
由于 Redis 的 List 是链表结构，我们可以非常轻松的实现消息排行等功能，还能用于消息队列等功能。
常用的命令有LPUSH、RPUSH、LPOP、RPOP、LRANGE。
LPUSH key value1 [value2]：将一个或多个值插入到列表头部；
RPUSH key value1 [value2]：在列表中添加一个或多个值；
LPOP key：移出并获取列表的第一个元素；
RPOP key：移除并获取列表最后一个元素；
LRANGE key start stop：获取列表指定范围内的元素。
集合 Set
Set 和 List 最大的不同是无序，Set 是没有顺序的。集合成员是唯一的，这就意味着集合中不能出现重复的数据。
常用命令有SADD、SCARD、SNENVERS、SPOP。
SADD key member1：向集合添加一个或多个成员；
SCARD key：获取集合的成员数；
SMEMBERS key：返回集合中的所有成员；
SPOP key：移除并返回集合中的一个随机元素。
Sorted Set 有序集合
SortedSet 和 Set 最大的不同是前者是自动排序的，而后者是无序的。如果你需要一个有序的，但是不重复的数据结构的，就可以使用sorted set。
常用的命令有 ZADD、ZRANGE、ZREM、ZCARD。
ZADD key score1 member1：向有序集合添加一个或多个成员，或者更新已存在成员的分数；
ZRANGE key start stop：通过索引区间返回有序集合成指定区间内的成员；
ZREM key member：移除有序集合中的一个或多个成员；
ZCARD key：获取有序集合的成员数。
Pub/Sub 发布订阅
即发布（Publish）与订阅（Subscribe）。在 Redis 中，你可以设定对某一个 key 值进行消息发布及消息订阅，当 key 的值进行了消息发布后，所有订阅它的客户端都会收到相应的消息，这类似于 QQ、微信。
常用的命令有PSUBSCRIBE、PUBSUB、PUBLISH、SUBSCRIBE。
PSUBSCRIBE pattern：订阅一个或多个符合给定模式的频道；
PUBSUB subcommand：查看订阅与发布系统状态；
PUBLISH channel message：将信息发送到指定的频道；
SUBSCRIBE channel：订阅给定的一个或多个频道的信息；
UNSUBSCRIBE [channel [channel ...]]：指退订给定的频道。
Transactions 事务
我们一般认为 NoSQL 数据库都没有事务，恐怕要让你失望了。Redis 就支持事务，但并不是我们一般意义上的事务，如果你执行 exec 命令，途中断电或者服务器挂掉了，我们还是会发现 Redis 里一部分插入了，一部分未插入。
不过 Redis 提供了 WATCH 命令，我们可以对某个 key 来 watch 一下，然后再执行 Transactions。如果这个被Watch 的值进行了修改，那么这个 Transactions 会发现并拒绝执行。
redis127.0.0.1:6381>MULTI
OKredis127.0.0.1:6381>SETbook-name"JAVAProgrammingMasteringSeries"
QUEUEDredis127.0.0.1:6381>GETbook-name
QUEUEDredis127.0.0.1:6381>SADDtag"java" "Programming" "MasteringSeries"
QUEUEDredis127.0.0.1:6381>SMEMBERStag
QUEUEDredis127.0.0.1:6381>EXEC
1) OK2) "JAVAProgrammingMasteringSeries"
3) (integer) 3
4) 1) "java"
2) "Programming"
3) "MasteringSeries"
常用命令有 MULTI、EXEC、DISCARD。
MULTI：标记一个事务块的开始；
EXEC：执行所有事务块内的命令；
DISCARD：取消事务，放弃执行事务块内的所有命令；
UNWATCH：取消 WATCH 命令对所有 key 的监视；
WATCH key：监视 key，如果在事务执行之前 key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。
Redis作为一个数据库，很多开发者还可以单独使用它。事实上，更多时候 Redis 是在数据库和代码中间作为一个中间件使用，如果你发现你目前的数据库出现瓶颈，那么你就可以通过 Redis 来优化。
Java客户端 Jedis
使用 Jedis 客户端
使用 Jedis 非常简单，只需要 new 一个 Jedis 对象，然后调用 SET 和GET 就 OK 了，简单吧。
Jedis jedis =newJedis("127.0.0.1",6379);// Ip, 端口，连接超时，读写超时
jedis.set("hello","world");
jedis.get("hello");
jedis.close(); // 记得要close掉，这是一个良好的习惯。简单的使用
连接完 Jedis，我们再介绍一下常用的三种数据类型。
1.String
jedis.set("hello","world");//string是最常用的，用set设置
jedis.get("hello");// get获取
jedis.incr("counter");//自增1
2.Hash
jedis.hset("hello","v1","f1");//hash设置用hset
jedis.hset("hello","v2","f2");
jedis.hgetAll("hello");// redis返回{v1=f1,v2=f2}
3.List
jedis.rpush("vss","1");//list设置用rpush
jedis.rpush("vss","2");
jedis.rpush("vss","3");
jedis.lrange("vss",0,-1);//redis返回[1,2,3]
当然，我们不仅要使用 Redis，还会使用 Jedis 的连接池。为什么要使用连接池呢？因为 Jedis 对象不是线程安全的，在多线程下会发生并发问题。为了避免这些问题，Jedis提供了 JedisPool 连接池，示例代码如下。
GenericObjectPoolConfig poolConfig =newGenericObjectPoolConfig();//JedisPool是单例的，需要new一个GenericObjectPoolConfig对象
JedisPool jedisPool =newJedisPool(poolConfig,"127.0.0.1",6379);// 建立连接池的连接
Jedis jedis =null;// 类似于new一个jedis对象
try{ jedis = jedisPool.getResource(); // 从连接池获取Jedis对象jedis.set("hello","world");// 设置
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();}finally{
if(jedis!=null){
jedis.close();// 注意不是关闭，而是归还到连接池 }}其他语言都可以参照上面的Java 的客户端，内容方面都差不多，而且 Jedis 主要是掌握其原理和流程，操作其实是非常简单的。
小结
最后我们回顾下本文所讲述的内容。
首先，介绍了 Redis主要是用于缓存系统的，不同于一般关系数据库。
其次，我们介绍了Redis 的八大特性。通过这八大特性，我们可以把经常变化的数据放在 Redis 数据库中，并设置过期时间，到达时间 Redis 就会自动删除；还可以缓解服务器压力，如我们日常发微博，先会保存在Redis 数据库中，然后等数据库压力比较小的时候保存进关系数据库中。
然后，我们介绍了Redis 用在哪些场景下，介绍了Redis的7种常见数据类型的使用。相信通过这些介绍，你应该对 Redis 有个比较详细的认识。
最后，我们介绍了下Redis的Java客户端的简单使用。接下去我们将实际使用 Redis。