新手村:Redis 基础补充知识

发布于: 2020 年 06 月 26 日

1. 前言

新手村的第一篇文章(Redis基础)是村民的处女作,在之后的学习中回看这篇文章,觉得有一些纰漏之处,甚是惭愧,这也是本篇文章的由来和内容。今后本村民会努力做得更好些,还请大家多多支持多选参数。

2. Key的命名建议

虽然Redis单个key最多可以存入512M大小,但这并不意味这我们就可以乱存。我们编写程序代码时,对变量的命名往往有所要求,对于Redis中key的命名有以下三条建议:

  1. key的命名不要太长,尽量不要超过1024字节,否则对于内存的消耗和查找的效率而言,无疑是一场噩梦。

  2. key的命名也不要太短,太短的命名往往无法清晰表达key的含义。

  3. 在一个项目中,使用统一的命名模式去规范key。例如user:1:nickname,user:2:nickname。

3. Redis键(key)命令

Redis基础篇中直接收录了Redis的五种数据类型及其常用的一些命令,而对于Redis中对key的一些常用基本命令却没有介绍,在此补上,这些命令对所有数据类型的key都适用。

  1. del key:当key存在时删除key,返回值为被删除key的数量。

> del mykey1 # 键mykey1未设置
(integer) 0
> set mykey1 "redis" # 设置键mykey1
OK
> del mykey1 # 删除键mykey1
(integer) 1

  1. exists key:检查key是否存在,存在返回1,否则返回0。

> exists mykey1 # 键mykey1已经用del命令删除
(integer) 0
> set mykey1 "redis" # 重新设置mykey1
OK
> exists mykey1 # 在此检查键mykey1是否存在
(integer) 1

  1. expire key seconds:设置key的过期时间,过期后自动删除,以秒为单位。设置成功返回1,当key不存在或不能设置时返回0。

> expire time1 2 # 为不存在的键time1设置过期时间
(integer) 0
> set time1 "2s" # 设置键time1
OK
> expire time1 2
(integer) 1

  1. expireat key timestamp:以秒级时间戳设置key的过期时间。

> set time2 "2020年3月10日20时过期"
OK
>expireat time2 1583841600
(integer) 1

  1. pexpire key milliseconds:设置key的过期时间,以毫秒为单位。

> set time3 "3000ms"
OK
> pexire time3 3000
(integer) 1

  1. pexpireat key milliseconds-timestamp:以毫秒级时间戳设置key的过期时间。

> set time4 "2020年3月10日21时过期"
OK
> pexireat time4 1583845200000
(integer) 1

  • expire、expireat、pexpire和pexpireat命令都是设置成功时返回1,当key不存在或无法设置时返回0。

  • 时间戳是指格林威治时间1970年01月01日00时00分00秒(北京时间1970年01月01日08时00分00秒)起至现在的总毫秒数。在实际应用中时间戳有秒级和毫秒级,一般我们常用秒级。

  1. ttl key:当key不存在时,返回-2;当key存在但没有设置过期时间时,返回-1;否则,以秒为单位返回key的剩余过期时间。

> ttl time5 # time5不存在
(integer) -2
> set time5 "5s" #设置time5但不设置过期时间
OK
> ttl time5
(integer) -1 # time5永久保持有效
>expire time5 5 # 设置5秒后过期
(integer) 1
> ttl time5
(integer) 2
> ttl time5
(integer) -2

  1. pttl key:当key不存在时,返回-2;当key存在但没有设置过期时间时,返回-1;否则,以毫秒秒为单位返回key的剩余过期时间。

> ttl time6 # time6不存在
(integer) -2
> set time5 "6s" #设置time6但不设置过期时间
OK
> ttl time6
(integer) -1 # time6永久保持有效
>expire time6 6 # 设置6秒后过期
(integer) 1
> ttl time6
(integer) 2
> ttl time6
(integer) -2

  1. persist key:移除key的过期时间,使其永久保持有效。移除成功返回1,若key不存在或未设置过期时间时返回0。

> persist time7
(integer) 0
> set time7 "7s"
OK
> expire time7 7
(integer) 1
> ttl time7
(integer) 4
> persist time7
(integer) 1
> ttl time7
(integer) -1 # ttl命令返回值-1表示time7永久有效

  1. keys pattern:查找所有符合给定模式pattern的key

>mset NPC1 "NO.1" NPC2 "NO.2" NPC3 "NO.3" NPC4 "NO.4"
OK
> keys NPC*
1) "NPC3"
2) "NPC4"
3) "NPC1"
4) "NPC2"

  1. randomkey:随机返回一个key

> randomkey
"NPC2"
> randomkey
"NPC4"

  1. renamenx key newkey:当newkey不存在时修改key的名称。修改成功返回1,当newkey存在时返回0。

>renamenx NPC1 NPC2
(integer) 0
>renamenx NPC1 NPC
(integer) 1

  1. type key:返回key所存储的value的类型。none(key不存在)、string、list、hash、set、zset。

> type NPC
string
> type NPC5
none

4. String类型应用场景

  1. String通常用于保存单个字符串或JSON字符串数据

  2. String类型是二进制安全的,因此可以把常被调取的图片文件的内容作为字符串来存储

  3. 利用incr、incrby、decr、decrby命令作常规计数,例如记录点击数、粉丝数等。

5. Hash类型应用场景

Hash类型常用于存储一个对象,比如存储用户的个人信息,存储用户的购物车信息等等。

6. 为什么不用String存储一个对象?

当我们用String类型的key-value结构存储一个对象,比如说存储用户的id、姓名、年龄、住址等信息时,主要有2种存储结构:

# 第一种
key:id value:序列化的其他信息

第一种方式将用户ID作为key,其他信息封装成一个对象并序列化作为value的方式存储。这种方式有几点缺陷:

  • 存取信息时增加了序列化/反序列化的开销。

  • 若需要修改用户的一个信息时,要取出一整个对象。

  • 修改操作必须保持原子性,需要对并发情况进行保护。

# 第二种
key:user:1:name value:姓名值
key:user:1:age value:年龄值
key:user:1:address value:地址值
key:user:2:name value:姓名值
······

第二种方式将对应用户id:属性名作为key,属性值作为value的方式进行存储。这种方式虽然解决了第一种方式中序列化/反序列化的问题和并发问题,但是以这种方式存储,用户id信息会重复存储,且一个用户的信息就使用了好几个key-value对,当用户数量较大时,占用大量内存空间,造成内存浪费。Hash是最接近关系数据库结构的数据类型,可以将数据库的一条记录或程序中的一个对象转换成HashMap存放在Redis中。使用Hash类型存储一个对象不仅节省空间,对信息进行操作也有相应的命令,比较安全。

7. List类型应用场景

List类型很适合实现多种数据结构,比如栈、队列等等。使用rpush和rpop命令可实现栈,使用rpush和lpop可实现队列。

8. Set类型应用场景

Set类型常用于对两个集合之间的数据求交集、并集、差集。比如说我们可以求出两个用户的共同好友、共同喜欢的歌曲,求当日首次登陆的新用户等等。

9. Zset类型应用场景

由于Zset类型相对于Set类型多存储了分数以进行排序,因此Zset类型常用于各种排行榜。比如说班级中考试成绩的排行,热搜榜的排行等等。除此之外,我们还可以利用分数做权重,形成可变优先级的队列,将重要的操作权重增加,这样就可以保证先执行这些操作。

10. Redis的内存维护策略

Redis把数据存在内存中以保证较高的存取性能,然而相比于磁盘空间大小,内存的容量是相当有限的。如果Redis一直存入,不对数据进行淘汰,必然会占用大量内存空间,最终将导致内存溢出并影响CPU的执行效率,造成服务器宕机等严重后果。因此,Redis作为优秀的中间缓存件,即使采取了集群部署来动态扩容,也应该即时整理内存,维持较高的系统性能。在Redis中有两种解决方案:一为数据设置超时时间:Redis中提供了几个设置数据过期时间的命令

expire key seconds # 以秒为单位,是最常用的方式
setex key seconds value # 在设置key-value对的同时设置过期时间,string类型专用
  • 只有string类型有专用命令,其他数据类型都要依靠key基本命令expire等设置过期时间

  • 如果没有设置过期时间,那么key永久保持有效

  • 如果设置了过期时间之后想让key再次永久保持有效,使用persist key命令

二为使用Redis提供的淘汰策略:在生产环境中,我们使用配置参数maxmemory来限制内存的大小,使用配置参数maxmemory-policy来选择淘汰策略。在默认情况下,maxmemory为0,表示内存使用不受限制,而maxmemorey-policy为noeviction。

  1. volatile-lru:设定过期时间的数据中,删除最不常用的数据。

  2. allkeys-lru:优先删除最近没有被使用的key,应用最为广泛

  3. volatile-random:在设定了过期时间的数据中随机删除。

  4. allkeys-random:在所有数据中随机删除某个key。

  5. volatile-ttl:查询全部设定了过期时间的数据,并进行排序,删除马上将要过期的数据。

  6. noeviction:对内存没有限制,只有当内存使用达到阈值时,新申请内存的命令会报错。

上述是Redis的6种淘汰策略,但是我们该如何选择哪一种策略来提高性能呢?答案是因地制宜,我们必须根据自身系统特征来选择合适的策略。

  • 根据数据访问频率:如果有一部分数据的访问频率较高,其余部分普遍较低,或者我们也不知道数据的访问频率时,可以使用allkeys-lru;如果数据的访问频率都基本差不多时,我们可以选择allkeys-random。

  • 如果我们需要设置过期时间来判断数据过期的先后顺序,让Redis知晓应该先淘汰哪些数据时,可以使用volatile-ttl。

  • 当我们希望一些数据可以被长期保存,用于持久化,而一些数据只用于缓存,使用后能被淘汰掉时,我们可以选用volatile-lru或者volatile-random。

  • 在我们为数据设置过期时间时会消耗额外的内存,如果需要减少这一部分的浪费,那么可以选用allkeys-lru策略,这样就可以更加高效的利用内存了。

发布于: 2020 年 06 月 26 日 阅读数: 5
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微信公众号:多选参数,不关注一波? 2018.09.20 加入

多选参数专注于各种技术的分享,目前专注于基础知识(数据结构与算法、操作系统)、通用技术(Git、MySQL、Redis、可读代码编写)、后端技术(Java)的分享。

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