redis 資料類型

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redis是一個開源的使用ANSI C語言編寫、支援網路、可基於記憶體、亦可持久化的日誌型、key-value資料庫，並提供多種語言的API。它是記憶體儲存的資料結構伺服器，可用作資料庫、快取和訊息佇列代理。通過資料全部in-momery的方式保證高速訪問，同時提供資料落地的功能，這是redis最主要的適用情境。reids內建複製、Lua指令碼、LRU收回、事物以及不同層級磁碟持久化功能，同時通過redis Sentinel提供高可用，通過Redis Cluster提供自動分區。redis支援字串、雜湊表、列表、集合、有序集合、位元影像、hyperloglogs等資料類型。redis最為常用的資料類型：string、hash、list、set、sorted set、pub/sub、transactions。String類型string類型就是簡單的key-value類型，value不僅僅是string，也可以是數字。常用命令：set、get、decr、incr、mget等。除了提供與memcached一樣的get、set、incr、decr 等操作外，redis還提供了下面的一些操作：（1）擷取字串長度；（2）往字串append內容；（3）設定和擷取字串的某一段內容；（4）設定及擷取字串的某一位(bit)；（5）大量設定一系列字串的內容；Hash類型hash特別適合用於儲存物件。常用命令：hget、hset、hgetall等。應用情境：儲存一些結構化的資料，比如使用者的暱稱、年齡、性別、積分等，儲存一個使用者資訊對象資料。我們舉個簡單的執行個體來描述下Hash的應用情境，比如我們儲存一個使用者資訊對象資料，包含以下資訊：（1）使用者id為尋找的key；（2）儲存的value包括姓名、年齡、生日等資訊1、執行個體解析：（1）key是使用者id，value是一個Map。（2）這個Map的key是成員的屬性名稱，value是屬性值；（3）這樣對資料的修改和存取都可以直接通過其內部的Map的key（redis裡稱內部Map的key為field），也就是key(使用者名稱id)+field(屬性名稱)就可以操作對應屬性資料了。2、注意：（1）redis提供了介面（hgetall）可以直接取到全部的屬性資料，但是如果內部Map的成員很多，那麼涉及到遍曆整個Map的操作。（2）由於redis單執行緒模式的緣故，這個遍曆操作可能會比較耗時，而令其他用戶端的請求完全響應不到，這點需要注意。List類型list類型實質是一個每個元素都是string類型的雙向鏈表，這使得list既可以用作棧，也可以用作隊列。list類型經常會被用於訊息佇列的服務，以完成多程式之間的訊息交換。常用命令：lpush、rpush、lpop、rpop、lrange等。應用情境：實現最新訊息排行等功能，還有訊息佇列。簡單訊息佇列舉例分析：（1）假設一個應用程式執行lpush向鏈表中添加新的元素，我們通常將這樣的程式稱之為“生產者(producer)”；（2）而另外一個應用程式正在執行rpop操作從鏈表中取出元素，我們稱這樣的程式為“消費者(consumer)”；（3）在消費者消費訊息的過程中，需要不停調用rpop查看list中是否有待處理訊息。每調用一次都會發起一次連結，造成不必要的浪費。（4）另外，如果生產者速度大於消費者速度，訊息佇列長度會一直增大，時間久了會佔用大量記憶體空間；（5）所以，可以使用brpop命令，這個命令只有在有元素時返回，沒有則會阻塞直到逾時返回null。Set類型set類型是string類型的無序集合。set集合的概念就是一堆不重複值的組合。set元素最大可以包含（2的32次方-1）個元素。set內部實現是一個value永遠為null的HashMap。set對外提供的功能與list類似是一個列表的功能，特殊之處在於set時可以自動排重的。常用命令：sadd、spop、smembers、sunion等。當你需要儲存一個列表資料，又不希望出現重複資料時，set是一個很好的選擇。並且set提供了判斷某個成員是否在一個set集合內的重要介面，這個是list不能提供的。利用set資料結構，可以儲存一些集合性的資料，比如在微博應用中，可以將一個使用者所有的關注人存在一個集合中，將其所有粉絲存在一個集合。redis還為集合提供了求交集、並集、差集等操作，可以非常方便的實現如共同關注、共同喜好、二度好友等功能。Zset類型和set一樣，sorted set也是stirng類型元素的集合。不同的是每個元素都會關聯一個double類型的score，元素順序由score決定。sorted set是插入有序的，即自動排序。常用命令：zadd、zrange、zrem、zcard等。當你需要一個有序的並且不重複的集合列表時，那麼可以選擇sorted set資料結構。應用舉例：（1）例如儲存全班同學的成績，其集合value可以是同學的學號，而score就可以是成績。（2）熱門排行榜應用，根據得分列出topN的使用者等。pub/subsubscribe、unsubscribe和publish三個命令實現了發布與訂閱泛型。寄件者（發送資訊的用戶端）不是直接將資訊發給特定的接收者（接受資訊的用戶端），而是將資訊發給頻道（channel），然後由頻道將資訊轉寄給所有對這個頻道感興趣的訂閱者。寄件者無需知道任何關於訂閱者的資訊，而訂閱者也無需知道是哪個用戶端給它發送資訊，它只要關注自己感興趣的頻道即可。發布／訂閱在redis中，被設計的非常輕量級和簡潔，它做到了訊息的發布和訂閱的基本能力；但是尚未提供關於訊息持久化等各種企業級的特性。一個redis client發布訊息，其他多個redis client訂閱訊息，發布的訊息即發即失，redis不會持久儲存發布的訊息；訊息訂閱者也只能得到訂閱後的訊息，通道中此前的訊息無從獲得。訊息發行者，即publish用戶端，無需獨佔連結，你可以在publish訊息的同時，使用同一個redis-client連結進行其他動作（如incr等）；訊息訂閱者，即subscribe用戶端，需要獨佔連結，即進行subscribe期間，redis-client無法穿插其他動作。此時client以阻塞的方式等待publish端的訊息，因此subscribe需要使用單獨的連結，甚至需要在額外的線程中使用。tcp預設連線時間固定，如果在這世間內sub端沒有接收到pub端訊息，或pub端沒有訊息產生，sub端的串連都會強制回收。這就需要特殊手段解決，用定時器來類比pub和sub之間的保活機制，定時器時間不能超過tcp最大連線時間。一旦subscribe端取消連結，將會失去部分訊息，即連結失效期間的訊息將會被丟失，所以，這裡需要考慮redis的list來持久化；如果你非常關注每個訊息，那麼你應該基於redis做一些額外的補充工作，如果你希望訂閱是持久的，那麼如下設計思路可以借鑒：（1）subscribe端：首先向一個set集合中增加“訂閱者id”，此set集合儲存了“活躍訂閱”者；訂閱者id標記每個唯一的訂閱者，此set為“活躍訂閱者集合”。（2）subscribe端開啟訂閱操作，並基於redis建立一個以訂閱者id為key的list資料結構，此list中儲存了所有的尚未消費的訊息，此list稱為“訂閱者訊息佇列”；（3）publish端：每發布一條訊息之後，publish端都需要遍曆活躍訂閱者集合，並依次向每個“訂閱者訊息佇列”尾部追加此次發布的訊息；（4）到此為止，我們基本可以保證，發布的每一條訊息，都會持久的儲存在每個“訂閱者訊息佇列”中；（5）subscribe端，每接收到一個訂閱訊息，在消費周后，必須刪除自己的“訂閱者訊息佇列”頭部的一條訊息；（6）subscribe端啟動時，如果發現自己的“訂閱者訊息佇列”中有殘存記錄，那麼將會首先消費這些訊息，然後再去訂閱。以上方法可以保證成功到達的訊息必消費不丟失transactionsredis事務可以一次執行多個命令。一個事務從開始到執行會經曆三個階段：（1）開始事務（2）命令入隊（3）執行事務事務是一個單獨的隔離操作：事務中的所有命令都會序列化、按順序執行。事務在執行的過程中，不會被其他用戶端發送來的命令請求所打斷。單個redis命令的執行時原子性的，但redis沒有在事務上增加任何維持原子性的機制，所以redis事務的執行並不是原子性的。事務可以理解為一個打包的批量執行指令碼，但批量指令並非原子化的操作，中間某條指令的失敗不會導致前面已做指令的復原，也不會造成後續的指令不做。multi、exec、discard和watch命令是redis事務的基礎。multi：（1）multi命令用於開啟一個事務，它總是返回ok。（2）multi命令執行之後，用戶端可以繼續向伺服器發送任意多條命令；（3）這些命令不會立即被執行，而是被放到一個隊列中；（4）當exec命令被調用時，所有隊列中的命令才會被執行。exec：（1）exec命令負責觸發並執行事務中的所有命令；（2）如果用戶端在使用multi開啟了一個事務後，卻因為斷線而沒有成功執行exec命令，那麼事務中所有的命令都不會被執行。（3）另一方面，如果用戶端成功在開啟事務之後執行exec命令，那麼事務中的所有命令都會被執行。discard：（1）通過調用discard，用戶端可以清空事務隊列，並放棄執行事務。watch：（1）watch命令可以為redis事務提供check-and-set （CAS）行為。 （2）watch使得exec命令有條件的執行：事務只能在所有被監控健都沒有被修改的前提下執行，如果這個前提不能滿足，事務就不會執行。（3）如果你用watch監視來一個帶到期時間的健，那麼即使這個健到期了，事務仍然可以執行。（4）watch可以被調用多次，對健的監視從watch被執行之後就生效，直到調用exec為止。（5）當exec被調用時，不管事務是否被成功執行，對所有健的監視都會被取消。（6）當用戶端取消連結時，該用戶端對健的監視也會被取消。

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