基础数据结构

string，list，hash，set，zset

String

最简单的字符串结构，一个常见的用途就是缓存用户信息(JSON)。
redis的字符串是动态字符串，是可以修改的字符串，内部结构实现上类似于java的ArrayList，采用预分配冗余空间的方式来减少内存的频繁分配。
image.png
如图中所示，内部为当前字符串实际分配的空间 capacity 一般要高于实际字符串长度 len。当字符串长度小于 1M 时，扩容都是加倍现有的空间，如果超过 1M，扩容时一次只会多扩 1M 的空间。需要注意的是字符串最大长度为 512M。

  • 计数 命令: incr

如果value是一个整数，可以进行自增操作，它的范围是singed long 的最大最小值。

list

底层结构为链表(快速链表)而不是数组，增删快O(1)，查找慢O(n)。
普通链表需要的附加指针空间太大，会比较浪费空间，而且会加重内存的碎片化。

  • 右进左出: 队列 rpush lpop
  • 右进右出: 栈 rpush rpop
  • 慢操作
    • lindex (慎用O(n)): 相当于java链表的get(index) 方法,需对链表进行遍历，性能随着参数index增大而变差。
    • ltrim (慎用(O(n)))

      hash(字典)

      set(集合)

      无序，唯一
      应用场景: 存储活动中奖的用户id。

      zset(有序集合)

      有序，唯一，类似于javaSortedSet和HashMap的结合体。内部实现用的是一种叫做[跳跃列表]的数据结构
      场景:
      存储粉丝列表，value值是粉丝的用户ID，score是关注时间。可以对粉丝列表按照关注时间进行排序。
      存储学生的成绩，value是学生的ID，score是他的考试成绩。对成绩按照分数进行排序就可以得到他的名次。

特别注意的地方是如果一个字符串已经设置了过期时间，然后你调用了 set 方法修改了它，它的过期时间会消失

  1. 127.0.0.1:6379> set codehole yoyo
  2. OK
  3. 127.0.0.1:6379> expire codehole 600
  4. (integer) 1
  5. 127.0.0.1:6379> ttl codehole
  6. (integer) 597
  7. 127.0.0.1:6379> set codehole yoyo
  8. OK
  9. 127.0.0.1:6379> ttl codehole
  10. (integer) -1

高级的数据结构有4种
HyperLogLog: 通常用于基数统计。使用少量固定大小内存，来统计集合中唯一元素的数量。统计结果不是精确值，而是带有0.81%标准差的近似值。所以，HyperLogLog适用于一些对于统计结果精确度要求不是特别高的场景，例如网站的UV统计。
Geo: redis3.2版本的新特性。可以将用户给定的地理位置信息存储起来，并对这些信息进行操作: 获取2个位置的距离、根据给定地理位置左表获取指定范围内的地理位置集合。
Bitmap: 位图
Stream: 主要用于消息队列，类似于kafka，可以认为是pub/subd改进版。提供了消息的持久化和主被复制功能，可以让任何客户端访问任何时刻的数据，并且能记住每一个客户端的访问位置，还能保证消息不丢失。

分布式锁

占坑一般是使用 setnx(set if not exists) 指令，只允许被一个客户端占坑
setnx和expire指令可以一起执行,彻底解决分布式锁的乱象

  1. > set lock:codehole true ex 5nx 
  2. > del lock:codehole

lua脚本可以保证连续多个指令的原子性执行。

可重入性

可重入性是指线程在持有锁的情况下再次请求加锁，如果一个锁支持同一个线程的多次加锁，那么这个锁就是可重入的。

面试题

redis是单线程的还是多线程

redis 4.0之前是完全单线程的
redis 4.0，引入了多线程，但额外的线程只是用于后台处理，例如删除对象，核心流程还是完全单线程的
redis 6.0又一次引入了多线程概念，这次的多线程会涉及到核心流程: 接受命令，解析命令，执行命令，返回结果。这次的多线程主要用于网络I/O阶段，也就是接收命令和写回结果阶段，而在执行命令阶段，还是由单线程串行执行，因此执行时无需考虑并发安全问题。

redis为什么使用单进程、单线程也很快

1) 基于内存的操作
2) 使用了I/O多路复用模型，select、epoll等，基于reactor模式开发了自己的网络事件处理器
3) 单线程可以避免不必要的上下文切换和竞争条件，减少了这方面的性能消耗
4) 以上三点是redis性能搞的主要原因，其他的还有一些小优化，例如: 对数据结构进行了优化，简单的动态字符串，压缩列表等。

项目中使用的redis版本

6.0

redis在项目中的使用场景

缓存，分布式锁，排行榜(zset),计数(incrby)，消息队列(stream)、地理位置(geo)、访客统计(hyperloglog)等。

Sorted Set底层数据结构

Sorted Set(有序集合)当前有两种编码: ziplist、skiplist
ziplist: 使用压缩列表实现，当保存的元素长度都小于64字节，同时数量小于128时，使用该编码方式，否则会使用skiplist。这两个参数可以通过 zset-max-ziplist-entries、zset-max-ziplist-value 来自定义修改。
image.png
skiplist: zset实现，一个zset同时包含一个字典(dict)和一个跳跃表(zskiplist)
image.png

Sorted Set为什么同时使用字典和跳跃表？

主要是为了性能
单独使用字典: 在执行范围型操作，比如zrank，zrange，字典需要进行排序，至少需要O(NlogN)的时间复杂度及额外O(N)的内存空间。
单独使用跳跃表:根据成员查找分支操作的复杂度从O(1)上升为O(logN)。

Sorted Set为什么使用跳跃表，而不是红黑树？

跳表的性能和红黑树差不多
跳表更容易实现和调试

Hash对象底层结构

Hash对象当前有两种编码: ziplist,hashtable
ziplist：使用压缩列表实现，每当有新的键值对要加入到哈希对象时，程序会先将保存了键的节点推入到压缩表的表尾，然后再将保存了值的节点推入到压缩列表表尾。 因此 1.保存了统一舰队之的两个节点总是紧挨在一起，保存键的节点在前，保存值的节点在后; 2. 先添加到哈希对象中的键值对会被放在压缩列表的表头方向，而后来添加的会被放在表尾方向。

todo

redis的set name value，name设置过期时间，如果再次set name value，过期时间会失效