## 一、Redis 鍵(Key) 構成 ```C typedef struct redisObject { unsigned type:4;//類型 五種對象類型 REDIS_STRING(字符串)、REDIS_LIST (列表)、REDIS_HASH(哈希)、REDIS_SET(集合)、REDIS_ZSET(有序集合)。 unsigned encoding:4; //編碼 4表示位數 void *ptr;//指向底層實現數據結構的指針,指向具體數據 //... int refcount;//引用計數 //... unsigned lru:LRU_BITS; //LRU_BITS為24bit 記錄最后一次被命令程序訪問的時間 ? ? ? ?//高16位存儲一個分鐘數級別的時間戳; 低8位存儲訪問計數; lfu; 最近訪問次數; //... } robj; ``` 1. 查看對象類型 `type key` :-:  2. 獲取value具體編碼 `object encoding key` :-:  > 可以看出，value為string類型的，編碼可以有3種：`embstr`，`int`，`raw`；當字符串長度大于44(整個sds總體超過64)時，就用raw存儲。sds結構自身占用19個字節，字符串結尾標識"\\0"占一個字節，所以**64 - 19 -1 = 44** 3. 查看key的結構信息 `debug object key` :-:  ## 二、Redis二進制安全 1. 什么是二進制安全？ 二進制安全就是指，在傳輸數據時，保證二進制數據的信息安全，即不被篡改、破譯等。簡單來說，就是只關心二進制化的字符串，不關心具體格式，只會嚴格的按照二進制數據存取，不會妄圖以某種特殊格式解析數據。例如：在C語言中，就以"\\0"來判定字符串的結尾。 2. Redis是如何保證二進制安全的？ ~~~c struct sdshdr{ ? ? ? ?int len;//buf數組中已經使用的字節的數量,也就是SDS字符串長度 ? ? ? ?int ?free;//buf數組中未使用的字節的數量 ? ? ? ?char buf[];//字節數組,字符串就保存在這里面 }; ~~~ Redis 通過定義上述結構體的方式，擴展了C語言底層字符串的缺點；不再像C語言那樣，以"\\0"作為字符串的結尾，而是使用了獨立的`len`字段來表示字符串的長度。這樣就避免了如果字符串中出現"\\0"而被截取忽略后面字符串的問題；保證了二進制安全。 > 基于此，Redis的string可以支持各種類型(圖片、視頻、文本等)；而C語言的字符串就只能存儲文本格式的數據。 :-:  3. Redis的簡單動態字符串SDS對比C語言中的字符串char，有什么優勢？ * 可以在O(1)的時間復雜度得到字符串的長度 (sds結構中，len字段直接記錄了長度) * 二進制安全 * 可以高效的追加字符串操作 原理：sds會判斷當前字符串空余(free)的長度與需要追加的字符串長度；如果空余大于需要追加，就會直接追加，減少了重新分配內存的操作；如果空余小于需要追加，那么就先對sds進行擴展，然后再追加；只是這里擴展內存是按照一定的機制進行的，擴展后多余的空間不釋放，方便下次追加字符串，會造成一定的內存浪費，但是在頻繁追加操作下，這種機制就很高效。 4. 1. SDS 內存擴展機制 在已經分配的內存低于1M時，每次擴容都是以現有內存2倍的方式擴容；當超過1M時，每次只擴容1M ## 三、5種基本數據類型 ### 1、字符串—string 1). 常見命令 ~~~ set get | mset mget | setrange getrange | getset | append | strlen ? incr decr | incr by decrby | ? setbit getbit | bitcount | bitop | bitpos ~~~ 2). 使用場景 * 計數器。如：文章瀏覽數、帖子點贊數等 ~~~ incr article:100.view # ID為100的文章，每打開一次，瀏覽次數增加1 ~~~ * 分布式鎖。如：秒殺活動中，商品庫存問題 ~~~ set goods:100 1 EX 30 NX # 當key goods:100 不存在時拿到鎖，并設置過期時間為30s ~~~ * 緩存。如果：熱點數據的緩存 ~~~ set hotgoods:100 '{"id":100, "price": 998, "title": "鳥哥筆記"}' # 緩存熱賣書籍基本信息 ~~~ * 活躍用戶數統計 ~~~ # 假如：某東 618 活動，需要為用戶準備禮品；現需要統計最近三天活躍用戶，用于備貨 # 通過bitmap，以日期為key記錄用戶的登錄，然后拿對應日期做與運算，就很容易實現 ? setbit 20210615 10 1 ?# 6月15號，ID為10的用戶登錄 setbit 20210615 8 1 ? # 6月15號，ID為8的用戶登錄 ? setbit 20210616 10 1 ?# 6月16號，ID為10的用戶登錄 setbit 20210616 15 1 ?# 6月16號，ID為15的用戶登錄 setbit 20210616 5 1 ? # 6月16號，ID為5的用戶登錄 ? setbit 20210617 15 1 ?# 6月17號，ID為15的用戶登錄 setbit 20210617 13 1 ?# 6月17號，ID為13的用戶登錄 ? # 可以看出15、16、17號這三天，總共有5位用戶活躍 bitop or mau 20210615 20210616 20210617 # 會將計算結果以mau作為key存儲 bitcount mau # 結果為5 ~~~ :-:  * 用戶登錄天數統計 ```bash # 需求：需要統計某個用戶某個時間段的登錄天數 # ID為88的用戶，1月份中有登陸行為的天數；以1月1號為第1天，12月31號為第365天 setbit login:88 0 1 # 第一天有登陸 setbit login:88 8 1 # 第8天有登陸 setbit login:88 12 1 # 第12天有登陸 setbit login:88 13 1 # 第13天有登陸 setbit login:88 20 1 # 第20天有登陸 setbit login:88 25 1 # 第25天有登陸 setbit login:88 27 1 # 第27天有登陸 bitcount login:88 # 結果為：7 ``` ### 2、列表—list > List， 元素可以重復，可以按照添加的先后保證順序 1)、常用命令 ~~~ lpush rpush | lpop rpop | blpop brpop | lrem linsert | llen | lrange | lindex ~~~ 2)、使用場景 * 棧 ~~~ lpush lpop ~~~ * 隊列 ~~~ lpush rpop ~~~ * 阻塞MQ ~~~ lpush brpop ~~~ :-:  ### 3、哈希—hash 1)、常用命令 ~~~ hset hget | hmset | hmget | hstrlen | hgetall | hlen | hincrby | hincrbyfloat | hexists | hdel | hkeys ~~~ 2)、使用場景 * 存儲對象信息 ~~~ # 存儲用戶信息；如姓名，年齡，地址等 hmset uid:101 name zhangsan age 18 addr 北京 ~~~ ### 4、集合—set > 集合中的元素會去重，保證不重復 1)、常用命令 ~~~ sadd srem spop | sinter sdiff sunion| sinterstore sdiffstore sunionstore | smembers | sismember | srandmember | scard ~~~ 2)、使用場景 > 抽獎和關注模型兩大類 * 抽獎程序 ~~~ # 100張購物卡，共30人參與抽獎 # 獎品大于抽獎人 sadd k1 tom xxoo xoox xoxo oxxo ooxx oxox # 將30個參與抽獎的人添加到集合 srandmember k1 -100 # 這里-100，會返回100個元素，隨機重復 ? # 公司年會抽獎，一等獎1 二等獎3 三等獎 5 中獎者會從參與者中剔除，不再參與其他獎項 sadd k1 tom xxoo xoox xoxo oxxo ooxx oxox # 將參與抽獎員工添加到集合 spop k1 1 # 一等獎 spop k1 3 # 二等獎 spop k1 5 # 三等獎 ~~~ * 共同關注 ~~~ # 小王關注了：劉德華、羅大佑、郭富城、黎明 # 小李關注了：黎明、張曼玉、馬龍、張繼科 # 求小王和小李共同關注的人 sadd k1 劉德華 羅大佑 郭富城 黎明 sadd k2 黎明 張曼玉 馬龍 張繼科 sinter k1 k2 # 結果為黎明 ~~~ * 猜你喜歡 ~~~ # 我關注了：劉德華、羅大佑、郭富城、黎明 # 小王關注了：黎明、張曼玉、馬龍、張繼科 # 當我進入小王的主頁后，可以推薦我關注 張曼玉、馬龍、張繼科 sadd k1 劉德華 羅大佑 郭富城 黎明 sadd k2 黎明 張曼玉 馬龍 張繼科 sdiff k2 k1 # 張曼玉 馬龍 張繼科 ~~~ ### 5、有序集合—sort\_set > 集合中數據去重，并可以按照給出的規則(一定的分值)排序 1)、常用命令 ~~~ zadd zrange zrangebyscore zcount | zincrby | zinterstore zunionstore | zrevrange zrevrangebyscore | zremrangebyscore ~~~ 2)、使用場景 * 排行榜 ~~~ # 熱點新聞，每點擊一次，熱搜值加1 zincrby hotnews:20210822 1 汪峰開演唱會 ? # 展示當天排行榜前十的熱搜 zrevrange hotnews:20210822 0 9 withscores ? # 計算最近3日熱搜榜 zunionstore unkey 3 hotnews:20210820 hotnews:20210821 hotnews:20210822 ? # 從上述3日熱搜榜中，展示前3 zrevrange unkey 0 2 withscores ~~~ * 帶有權重的隊列 ## 四、跳表(skip list) 跳表是一個特殊的鏈表，相比一般的鏈表有更高的查找效率；Redis中的有序列表就使用了這種結構 :-:  1. 查找 (例如：查找40) * 第一步拿目標40跟三級索引第一個節點18比較；由于40 大于 18，則跟18的下一個節點45進行比較，而40小于45 * 通過第一步，可以知道目標40介于三級所以第一個節點和下一個節點之間，所以直接來到三級索引第一個節點18的二級索引 * 此時在二級索引，40大于18的下一個節點36，則移動指針到36；由于40小于36的下一個節點45，所以將指針移動到二級索引36的上級原始鏈表 * 此時發現，原始鏈表36的下一個節點復合條件 2. 插入節點 * 新插入的節點和各級索引節點逐個比較，確定原始鏈表的位置(同上述查找過程) * 把新的數據插入到原始鏈表 * 利用拋硬幣的隨機方式，決定是否將新的節點提升為上一級索引 3. 刪除節點 * 自上而下，查找第一次出現節點的索引，并逐層找到每一層對應的節點 * 刪除每一層找到的節點，如果該層只剩下一個節點，則刪除整個層(原始鏈表除外) ## 五、管道（Pipeline） 當有多個命令(command)需要被及時提交，并且這些命令對相應結果沒有互相依賴、對響應也無需立即獲得；那么就可以使用管道來實現這種批處理。這在一定程度上可以提升性能，原因主要是TCP連接中減少了交互往返時間。假如有三條命令，單個提交就得需要3次往返；而使用管道批處理，只需要一次往返。Redis server 收到Pipeline發送過來的數據后，會以隊列的形式放在內存中后，開始一條條的執行。 :-:  1. 注意事項 * 可以為Pipeline操作新建Client連接，讓其與其他正常操作隔離開在不同的Client連接中（由于Pipeline是獨占連接的，所以在此期間是不可以進行其他操作的） * Pipeline所能容忍的操作數，和socket緩沖區大小有很大的關系，受限于server的物理內存和網絡接口的緩沖能力 * Pipeline只是讓一批命令按順序執行，不能保證原子性 2. 使用場景 將數據庫中的一批數據，一次性批量的存入Redis；可以考慮采用Pipeline實現 ## 六、發布/訂閱 (Pub/Sub) 1. 常用命令 ~~~ publish subscribe unsubscribe | psubscribe punsubscribe ~~~ 2. 使用場景 * 普通的實時聊天、群聊功能 * 網站某一模塊更新后，推送消息給到訂閱者 3. 與Redis通過list結構實現消息隊列的區別： list 消息隊列，再有多個消費者的情況下，一條消息只會有一個消費者獲取消費； 而發布訂閱者，監聽同一發布者同一頻道的消息，多個訂閱者都會收到消息 > 假如，現在需要開發一個聊天軟件，需要實現： > > 1、好友可以接收消息 > > 2、可以查詢聊天信息（考慮3天以內查詢頻次高，3天以外基本不會查詢） > > 請給出架構方案 :-:  上述架構方案，重點關注紅色虛線的部分。Client負責將消息Pub出去，這時候同一個頻道的好友就會收到消息；同時還需負責將數據存入DB和sort\_set以備滿足不同時間的查詢(紅色虛線部分)，這種情況下很容易出現當發生網絡錯誤時，DB和sort\_set丟數據。 針對上述問題，可以將保存DB和sort\_set的部分，也以訂閱者身份去監聽Client的消息發布，然后通過監聽的服務負責保存數據。 :-: