特性讲解

经典应用场景：

  1. 缓存。

因为Redis是基于内存的，内存的速度非常快。

  1. 计数器

可以用String类型来进行自增自减。

  1. 海量数据统计

位图： 存储是否参加过某次活动。

  1. 分布式队列，阻塞队列

通过List来实现

  1. 排行榜

zsort

Redis的key

Redis用C语言来写的，每一个key都是String，但并没有用原生的C的字符数组：

  1. // 没有用以下结构
  2. char data[] = "wenlang\0";

而是用了SDS，即Simple Dynamic String。

原因就是结尾的\0. 如果传过来的是”guo\0jia”就会出问题。

  1. SDS:
  2.     free: 0 表示还剩多少空间
  3.     len: 8
  4.   char: buf[] = "wen\0lang" 
  6.   // 扩容
  7.   // 小于1M时，进行成倍扩容
  8.   len: 8
  9.   addLen: 3
  10.   新的长度：(len + addLen) * 2 = 18
  12.   // 此外，会在结尾自动加上\0字符，以此来兼容C函数库

所以是二进制安全的。

SDS

在老版本，SDS的数据类型设计的不合理，会有很大的空间浪费。

后来更新版本以后，采用不同的数据类型来存不同的字符串，由小到大:

sdshdr5
sdshdr8
sdshdr16
...

底层数据结构

字典（map）类型的数据库。

底层实现类似于Java中的HashMap，采用数组 + 链表实现。

  1. 将key转化成hash
  2. 对长度取余得到index
  3. 如果index没有重复，直接放入
  4. 如果重复了，发现是同一个key，则覆盖
  5. 如果重复了，但是不生同一个key, 则采用头插法（链表）
  6. 如果放满了，就会成倍扩容，已防止频繁发生哈希冲突。

扩容：
从旧数组old搬到新数组，当访问某个值的时候，搬几个key到新的数组，直到旧数组搬空后释放。

亿级用户日活统计(bitmap)

面试题

亿级活跃用户，如何实现日活统计，为了增强用户黏性，上线一个连续打卡发放积分的功能，如何实现连续打卡用户统计。

日活统计：
在redis中，提供了setbit来设置bit位, setbit key offset 0 或者 1:
即将offset位置上的bit位设置为0或者1。

// 将第100位设置为1
setbit login:10:27 100 1

那么，我们可以以用户的Id为offset，就会有

setbit login:10:27 100 1
setbit login:10:27 30 1
setbit login:10:27 5 1

那么通过bitcount就可以统计出来bit位为1的总数，就是我们的日活数量。

bitcount login:10:27

image.png
连续登陆
通过bitop进行按位与操作：

1 0 0 1 0 // 2021-08-11
1 1 0 0 1 // 2021-08-12
&
---------
1 0 0 0 0 // 为1表示两天都登录了

// and 表示与操作
// and 后面的那个login:and:08-11-12表示新的key
BITOP and login:and:08-11-12 login:2021-08-11 login:2021-08-12
BITCOUNT login:and:08-11-12

周活
通过bittop进行按位或操作：

1 0 0 1 0 // 2021-08-11
1 1 0 0 1 // 2021-08-12
|
---------
1 1 0 1 1 // 为1表示至少有一天登录了，因为是周活，统计7天即可。

// or 表示或操作
// and 后面的那个login:or:08-11-12表示新的key
BITOP or login:or:08-11-12 login:2021-08-11 login:2021-08-12
BITCOUNT login:or:08-11-12

值类型

有5个类型，String , list , set, zset, hash
这些类型都只是给客户端使用，用来规范客户端的API使用的。其底层其实更复杂。

事实上，我们在存储时，redis会给value值再封装一层，封装成redisObject对象，即：
image.png
image.png

String类型

例如，我们用set进行设置时，value都是String类型，但是，当我们查看底层数据类型时，发现一个是embstr，一个是int。这就说明，redis会根据实际存入的值的不同，采取不同的存储策略。

127.0.0.1:6379> set string_test hello
OK
127.0.0.1:6379> set int_test 100
OK
127.0.0.1:6379> object encoding string_test
"embstr"
127.0.0.1:6379> object encoding int_test
"int"

int:
例如，当我们存储的值如果在整数范围内，在源码可以看到，当长度小于20时，ptr指针不再指向一个对象，而是直接存储该值。

embstr
我们的CPU在读取时，缓存行的大小为64byte, 一个redisObject仅为16byte，还剩余48byte。

然后会用sds占据4个字节，用来保存len, alloc, flags和填充的\0。还剩44byte。

当我们的value长度小于等于44byte时，就存成embstr类型，将其和redisObject一起读出来。

cpu:
cache line: 64byte

[redisObject: 16 byte, sds: 4 byte, embstr: <= 44 byte]

127.0.0.1:6379> set string_44 aaaaaaaaaabbbbbbbbbbccccccccccdddddddddd1234
OK
127.0.0.1:6379> object encoding string_44
"embstr"

127.0.0.1:6379> set string_45 aaaaaaaaaabbbbbbbbbbccccccccccdddddddddd12345
OK
127.0.0.1:6379> object encoding string_45
"raw"

以上代码可以看到，存成44个字节时，为embstr, 大于44就变成了raw