redis的基本介绍

Redis是什么

Redis 是由C语⾔编写的⼀个远程内存数据库 ，它不仅性能强劲，⽽且还具有复制特
性以及为解决问题⽽⽣的独⼀⽆⼆的数据模型。
Redis是完全开源免费的，遵守 BSD 协议，是⼀个⾼性能的 key-value 数据库，并提供
多种语⾔的 API。

Redis的特点

性能极⾼ -- Redis能读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。
丰富的数据类型 -- Redis⽀持⼆进制的 Strings, Lists, Hashes, Sets 及 Ordered Sets 数据类型操作。
原⼦ -- Redis的所有操作都是原⼦性的，同时Redis还⽀持对⼏个操作全部的原⼦性执⾏。
丰富的特性 -- Redis还⽀持 publish/subscribe, 通知, key 过期等等特性。
⾼速读写-Redis使⽤⾃⼰实现的分离器，代码量短，没有使⽤Lock(锁MySQL)，因此效率⾼
持久化-Redis直接将数据存储到内存中，要将数据保存到磁盘上，Redis可以通过两种⽅式实现持久化。

定时快照(snapshot) ：每隔⼀段时间将整个数据库内容写⼊到磁盘上，因为每次都是全部数据，代价⽐较⾼。
基于语句追加(aof) ：只追踪变化的数据，但是追加的 log可能很⼤，同时所有的操作均重新执⾏⼀次，恢复速度慢。

线程安全-因为Redis所有操作都是原⼦性（要么都成功，要么都失败），同时还没有锁，所以Redis的每个命令都是线程安全的

Redis优势

高性能

假设下如果所有的数据都从数据库中读取，特别是是⼀些复杂的数据，每次都查询
mysql 性能必定⾮常差。所以对于⼀些复杂操作耗时查出来的结果且确定后⾯不怎
么变化的数据放到缓存，能⼤幅提⾼系统响应。（多查询少修改的数据）

高并发

mysql 单机⼀般只能⽀撑到 2000Qps ，而 Redis 由于是 K/V 式的操作，单机可以⽀撑并
发量可达到⼏万到⼗⼏万。

Redis缺点

1、数据库容量受到物理内存的限制，不能⽤作海量数据的⾼性能读写，因此
Redis 适合的场景主要局限在较⼩数据量的⾼性能操作和运算上。
2. Redis 不具备⾃动容错和恢复功能，主机从机的宕机都会导致前端部分读写请
求失败，需要等待机器重启或者⼿动切换前端的 IP 才能恢复。
3. 主机宕机，宕机前有部分数据未能及时同步到从机，切换 IP 后还会引⼊数据不
⼀致的问题，降低了系统的可⽤性。
4. Redis 较难⽀持在线扩容，在集群容量达到上限时在线扩容会变得很复杂。为
避免这⼀问题，运维⼈员在系统上线时必须确保有⾜够的空间，这对资源造成
了很⼤的浪费。

Redis应⽤场景

缓存
秒杀
计数器
排⾏榜
热点数据（经常查询，但是不经常修改或者删除的数据）
分布式锁
分布式ID
消息系统

Redis快的真正原因

内存存储： Redis将所有数据保存在内存中，内存读写速度⾮常快，远快于硬盘。这也是Redis最主要的性能优势。
数据结构简单： Redis⽀持的数据结构⽐较简单（例如字符串，哈希，列表，集合和有序集合），这也在⼀定程度上提⾼了其效率。
非阻塞IO ： Redis使⽤单线程和⾮阻塞I/O多路复⽤库处理并发连接。在处理大量并发连接时，这种模型⽐多线程和阻塞I/O的模型要⾼效。
持久化策略： Redis提供了多种灵活的数据持久化⽅式，包括RDB快照和AOF⽇志。⽤户可以根据需求选择最合适的持久化策略，以平衡性能和数据安全之间的关系。
优化的数据结构： Redis为了⾼效地实现其命令，使⽤了许多优化的数据结构和算法，例如快速列表，跳跃列表和压缩列表

如何理解Redis是单线程的

Redis在处理命令请求时是单线程的，也就是说在任意时刻， Redis 只会使⽤⼀个 CPU核⼼。Redis 的作者 Antirez （ Salvatore Sanfilippo ）设计 Redis 时，就选择了这种单线程模型，因为在很多场景下，单线程能够更好地避免竞态条件和复杂的同步问题，简化了系统的设计和运⾏机制。
然⽽，这并不意味着Redis 的所有操作都是单线程的。例如， Redis 的某些后台操作，如持久化、数据清理和复制等，是由单独的线程完成的。另外，从Redis 4.0 开始，某些耗时的操作，如删除⼤key 和 LRU 过期等，也可以由后台线程异步处理。
所以，在理解 Redis 是单线程的时候，需要理解这是指 Redis 主线程 处理⽹络请求和执⾏命令是单线程的。这种设计充分利⽤了CPU 和内存的⾼速性能，避免了 多线程 之间的上下⽂切换和资源 竞争，保证了极⾼的执⾏效率。

Redis数据类型

Redis 有 5 种基础数据结构，分别为：string (字符串)、list (列表)、set (集合)、hash (哈希) 和 zset (有序集合)。

Redis 所有的数据结构都是一个key对应一个value，不同类型的数据结构之间的差异就在于value的结构不同，例如string数据类型，他的value就是一个字符串，list数据类型，他的value是一个链表。

String类型

String 是 Redis 最简单的数据结构，可以存储字符串、整数或者浮点数。最常见的应用场景就是对象缓存，例如缓存用户对象，key是"userInfo"+#{用户ID}，value是用户信息对象的JSON字符串。

案例：

key：userInfo123

value：{"gender":1,"nickname":"java程序鱼","userId":123}

list类型

Redis 的列表相当于 Java 语言里面的 LinkedList。

LinkedList优点：插入性能高，不管是从末尾插入还是中间插入

LinkedList缺点：随机读性能差，例如LinkedList.get(10)，这种操作，性能就很低，因为他需要遍历这个链表，从头开始遍历这个链表，直到找到index = 10的这个元素为止。

set类型

Redis的set集合相当于Java的HashSet。Redis 中的 set 类型是一种无序集合，集合中的元素没有先后顺序。

补充：HashSet就是基于HashMap来实现的，HashSet，他其实就是说一个集合，里面的元素是无序的 ，他里面的元素不能重复的，HashMap的key是无顺序的，你插入进去的顺序，跟你迭代遍历的顺序是不一样的，而且HashMap的key是没有重复的，HashSet直接基于HashMap实现的。

hash类型

Redis的Hash结构相当于Java语言的HashMap，内部实现结构上与JDK1.7的HashMap一致，底层通过数据+链表实现。

zset类型

sorted set 有序集合，sorted set 增加了一个权重参数 score，使得集合中的元素能够按 score 进行有序排列，还可以通过 score 的范围来获取元素的列表。使得它类似于Java的TreeSet和HashMap的结合体。