Redis 入门、基础。(五种基本类型使用场景)

文章目录

  • 1. 概况
    • 1.1 认识 NoSQL
      • 1.1.1 查询方式
      • 1.1.2 事务
      • 1.1.3 总结
  • 2. 认识 Redis
  • 4. Redis 常见命令
    • 4.1 Redis 数据结构介绍
    • 4.2 Redis 通用命令
    • 4.3 Redis 命令之 String 命令
    • 4.4 Redis 命令的层级结构
    • 4.5 Redis 命令之 Hash 命令
    • 4.6 Redis 命令之 List 命令
    • 4.7 set 唯一不排序
    • 4.8 SortedSet 唯一且排序
    • 4.9 BitMap



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1. 概况

1.1 认识 NoSQL

NoSql 可以翻译做Not Only Sql(不仅仅是SQL),或者是No Sql(非Sql的)数据库。是相对于传统关系型数据库而言,有很大差异的一种特殊的数据库,因此也称之为非关系型数据库

1.1.1 查询方式

传统关系型数据库会基于Sql语句做查询,语法有统一标准;
而不同的非关系数据库查询语法差异极大,五花八门各种各样。
查询方式

1.1.2 事务

传统关系型数据库 能满足事务ACID的原则。
非关系型数据库 往往不支持事务,或者不能严格保证ACID的特性,只能实现基本的一致性。

1.1.3 总结

除了上述四点以外,在存储方式.扩展性.查询性能上关系型与非关系型也都有着显著差异,总结如下:
1652883515552.png

2. 认识 Redis

Redis诞生于2009年全称是Remote Dictionary Server 远程词典服务器,是一个基于内存的键值型NoSQL数据库。
特征:

  • 键值(key-value)型,value支持多种不同数据结构,功能丰富
  • 单线程,每个命令具备原子性
  • 低延迟,速度快(基于内存.IO多路复用.良好的编码)。
  • 支持数据持久化
  • 支持主从集群.分片集群
  • 支持多语言客户端

Redis的官方网站地址:https://redis.io/

4. Redis 常见命令

4.1 Redis 数据结构介绍

Redis是一个key-value的数据库,key一般是String类型,不过value的类型多种多样:
1652887393157.png

4.2 Redis 通用命令

通用指令是部分数据类型的,都可以使用的指令,常见的有:

  • KEYS:查看符合模板的所有key
  • DEL:删除一个指定的key
  • EXISTS:判断key是否存在
  • EXPIRE:给一个key设置有效期,有效期到期时该key会被自动删除
  • TTL:查看一个KEY的剩余有效期

对应 RedisTemplate 方法:

//	匹配key
redisTemplate.keys("");//	判断key是否存在
redisTemplate.hasKey(key);
//	删除key
redisTemplate.delete(key);
//	指定key有效期
redisTemplate.expire(key,time,TimeUnit.MINUTES);
//	根据key获取过期时间
Long expire = redisTemplate.getExpire(key);

4.3 Redis 命令之 String 命令

String 类型,也就是字符串类型,是Redis中最简单的存储类型。
其value是字符串,不过根据字符串的格式不同,又可以分为3类:

  • string:普通字符串
  • int:整数类型,可以做自增.自减操作
  • float:浮点类型,可以做自增.自减操作

不管是哪种格式,底层都是字节数组形式存储,只不过是编码方式不同。字符串类型的最大空间不能超过 512 MB。
String

String的常见命令有:

  • SET:添加或者修改已经存在的一个 String 类型的键值对
  • GET:根据 key 获取 String 类型的 value
  • MSET:批量添加多个String类型的键值对
  • MGET:根据多个 key 获取多个 String 类型的 value
  • INCR:让一个整型的key自增1
  • INCRBY:让一个整型的 key 自增并指定步长,例如:incrby num 2 让num值自增2
  • INCRBYFLOAT:让一个浮点类型的数字自增并指定步长
  • SETNX:添加一个 String 类型的键值对,前提是这个 key 不存在,否则不执行
  • SETEX:添加一个 String 类型的键值对,并且指定有效期

RedisTemplate 方法:

ValueOperations ops = redisTemplate.opsForValue();//	单独设置有效期(不推荐单独用)
ops.expire("StringKey",1,TimeUnit.MINUTES);//	设置值 and 有效期(推荐这种)
ops.set("key", "value", 1, TimeUnit.MINUTES);//	操作数值 增加 减少(INCR INCRBY)
ops.increment("key", 1);
ops.increment("key", -1);//	(SETNX + SETEX):这个key不存在执行 存在则不执行,多用于互斥锁
ops.setIfAbsent("key", "value", 10, TimeUnit.SECONDS)//	获取缓存值
ops.get("StringKey");

4.4 Redis 命令的层级结构

Redis 没有类似 MySQL中的 Table 的概念,我们该如何区分不同类型的key呢?
例如,需要存储用户.商品信息到 redis,有一个用户id是1,有一个商品id恰好也是1,此时如果使用id作为key,那就会冲突了,该怎么办?
我们可以通过给key添加前缀加以区分,不过这个前缀不是随便加的,有一定的规范:
Redis的key允许有多个单词形成层级结构,多个单词之间用’:'隔开,格式如下:
项目名:业务名:类型:id
这个格式并非固定,也可以根据自己的需求来删除或添加词条。
例如我们的项目名称叫 snow,有user和product两种不同类型的数据,我们可以这样定义key:

  • user 相关的key:snow:user:1
  • product 相关的key:snow:product:1

如果Value是一个Java对象,例如一个User对象,则可以将对象序列化为JSON字符串后存储:

keyvalue
snow:user:1{“id”:1, “name”: “Snow”, “age”: 21}
snow:product:1{“id”:1, “name”: “Apple”, “price”: 9999}

4.5 Redis 命令之 Hash 命令

Hash类型,也叫散列,其value是一个无序字典,类似于Java中的HashMap结构。
String结构是将对象序列化为JSON字符串后存储,当需要修改对象某个字段时很不方便:

keyvalue
snow:user:1{“id”:1, “name”: “Snow”, “age”: 88}
snow:product:1{“id”:1, “name”: “Apple”, “price”: 9999}

Hash结构可以将对象中的每个字段独立存储,可以针对单个字段做CRUD:

Keyvalue
fieldvalue
snow:user:1nameSnow
age88
snow:product:1nameApple
price9999

Hash 类型的常见命令

  • HSET key field value:添加或者修改 hash 类型 key 的 field 的值
  • HGET key field:获取一个hash类型key的field的值
  • HMSET:批量添加多个hash类型key的field的值
  • HMGET:批量获取多个hash类型key的field的值
  • HGETALL:获取一个hash类型的key中的所有的field和value
  • HKEYS:获取一个hash类型的key中的所有的field
  • HVALS:获取一个hash类型的key中的所有的value
  • HINCRBY:让一个hash类型key的字段值自增并指定步长
  • HSETNX:添加一个hash类型的key的field值,前提是这个field不存在,否则不执行

// 添加 put / putAll

//	初始数据:
template.opsForHash().put("redisHash","name","tom");
template.opsForHash().put("redisHash","age",26);
template.opsForHash().put("redisHash","class","6");Map<String,Object> testMap = new HashMap();
testMap.put("name","jack");
testMap.put("age",27);
testMap.put("class","1");
template.opsForHash().putAll("redisHash1",testMap);

// 仅当hashKey不存在时才设置散列hashKey的值。

System.out.println(template.opsForHash().putIfAbsent("redisHash","age",30));
System.out.println(template.opsForHash().putIfAbsent("redisHash","kkk","kkk"));
//结果:
false
true

// 删除

template.opsForHash().delete("redisHash","name")

// 判断key是否存在

template.opsForHash().hasKey("redisHash","age")

// 获取

template.opsForHash().get("redisHash","age")

// 增加散列hashKey的值(整型)

System.out.println(template.opsForHash().get("redisHash","age"));
System.out.println(template.opsForHash().increment("redisHash","age",1));
//	结果:
26
27

// 获取key所对应的散列表的key

System.out.println(template.opsForHash().keys("redisHash1"));
//redisHash1所对应的散列表为{class=1, name=jack, age=27}
//结果:[name, class, age]

// 获取key所对应的散列表的大小个数

template.opsForHash().size("redisHash1");
//redisHash1所对应的散列表为{class=1, name=jack, age=27}
//结果:3

// 获取整个哈希存储的值

template.opsForHash().values("redisHash");
//	结果:[tom, 26, 6]

// 获取整个哈希存储

template.opsForHash().entries("redisHash");
//	结果:{age=26, class=6, name=tom}

// 使用Cursor在key的hash中迭代,相当于迭代器。

Cursor<Map.Entry<Object, Object>> curosr = ops.scan("redisHash", ScanOptions.ScanOptions.NONE);while(curosr.hasNext()){Map.Entry<Object, Object> entry = curosr.next();System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());}
//结果:
age:28.1
class:6
kkk:kkk

4.6 Redis 命令之 List 命令

Redis中的List类型与Java中的 LinkedList 类似,可以看做是一个 双向链表 结构。既可以支持正向检索也可以支持反向检索。
特征也与LinkedList类似:

  • 有序
  • 元素可以重复
  • 插入和删除快
  • 查询速度一般

常用来存储一个有序数据,例如:朋友圈点赞列表,评论列表等。

List的常见命令有:

  • LPUSH key element … :向列表左侧插入一个或多个元素
  • LPOP key:移除并返回列表左侧的第一个元素,没有则返回nil
  • RPUSH key element … :向列表右侧插入一个或多个元素
  • RPOP key:移除并返回列表右侧的第一个元素
  • LRANGE key star end:返回一段角标范围内的所有元素
  • BLPOP和BRPOP:与LPOP和RPOP类似,只不过在没有元素时等待指定时间,而不是直接返回nil

1652943604992.png

//	从左边插入
template.opsForList().leftPush("list","java");//	从右边插入
template.opsForList().rightPush("listRight","java");

// 把一个数组批量插入到列表中

String[] stringarrays = new String[]{"1","2","3"};
//	可以插入数组也可以插入集合
template.opsForList().leftPushAll("listarray", stringarrays);
//template.opsForList().rightPushAll("listarrayright",stringarrays);
template.opsForList().range("listarray",0, -1);
//	结果:[3, 2, 1]

// 获取

template.opsForList().range("listRight",0, -1);
template.opsForList().index("listRight",2);//下标从0开始
//	结果如下:
[java, python, c++]
c++

// 获取长度

template.opsForList().size("list")

// 弹出

template.opsForList().range("list",0,-1);
template.opsForList().leftPop("list");
template.opsForList().range("list",0,-1);
//	结果:
[c++, python, oc, java, c#, c#]
c++
[python, oc, java, c#, c#]

4.7 set 唯一不排序

Redis的Set结构与Java中的HashSet类似,可以看做是一个value为null的HashMap。因为也是一个hash表,因此具备与HashSet类似的特征:

  • 无序
  • 元素不可重复
  • 查找快
  • 支持交集、并集、差集等功能

Set的常见命令有:

  • SADD key member … :向set中添加一个或多个元素
  • SREM key member … : 移除set中的指定元素
  • SCARD key: 返回set中元素的个数
  • SISMEMBER key member:判断一个元素是否存在于set中
  • SMEMBERS:获取set中的所有元素
  • SINTER key1 key2 … :求key1与key2的交集

eg:
求交集:SINTER s1 s2
image.png

求s1与s2的不同:SDIFF s1 s2 (A)
image.png

求s1与s2的并集:SUNION s1 s2

练习:

  1. 将下列数据用Redis的Set集合来存储:
  • 张三的好友有:李四、王五、赵六
    • SADD zs lisi wangwu zhaoliu
  • 李四的好友有:王五、麻子、二狗
    • SADD lisi wangwu mazi ergou
  1. 利用Set的命令实现下列功能:
  • 计算张三的好友有几人
    • SCARD zs
  • 计算张三和李四有哪些共同好友
    • SINTER zs li
  • 查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友
    • SDIFF zs lisi
  • 查询张三和李四的好友总共有哪些人
    • SUNION zs lisi
  • 判断李四是否是张三的好友
    • SISMEMBER zs lisi
  • 判断张三是否是李四的好友
    • SISMEMBER lisi zs
  • 将李四从张三的好友列表中移除
    • SREM zs lisi

常用方法:

// 	判断当前登录用户是否已经点赞
String key = BLOG_LIKED_KEY + id;
Boolean isMember = stringRedisTemplate.opsForSet().isMember(key, userId.toString());
//	保存用户到Redis的set集合
stringRedisTemplate.opsForSet().add(key, userId.toString());
// 把用户从Redis的set集合移除
stringRedisTemplate.opsForSet().remove(key, userId.toString());// 求两个 key 的交集
Set<String> intersect = stringRedisTemplate.opsForSet().intersect(key, key2);

使用场景:

需求:利用Redis中恰当的数据结构,实现共同关注功能。在博主个人页面展示出当前用户与博主的共同关注呢。
当然是使用我们之前学习过的set集合咯,在set集合中,有交集并集补集的api,我们可以把两人的关注的人分别放入到一个set集合中,然后再通过api去查看这两个set集合中的交集数据。

4.8 SortedSet 唯一且排序

Redis的SortedSet是一个可排序的set集合,与Java中的TreeSet有些类似,但底层数据结构却差别很大。SortedSet中的每一个元素都带有一个score属性,可以基于score属性对元素排序,底层的实现是一个跳表(SkipList)加 hash表。
SortedSet具备下列特性:

  • 可排序
  • 元素不重复
  • 查询速度快

因为SortedSet的可排序特性,经常被用来实现排行榜这样的功能。

SortedSet的常见命令有:

  • ZADD key score member:添加一个或多个元素到sorted set ,如果已经存在则更新其score值
  • ZREM key member:删除sorted set中的一个指定元素
  • ZSCORE key member : 获取sorted set中的指定元素的score值
  • ZRANK key member:获取sorted set 中的指定元素的排名
  • ZCARD key:获取sorted set中的元素个数
  • ZCOUNT key min max:统计score值在给定范围内的所有元素的个数
  • ZINCRBY key increment member:让sorted set中的指定元素自增,步长为指定的increment值
  • ZRANGE key min max:按照score排序后,获取指定排名范围内的元素
  • ZRANGEBYSCORE key min max:按照score排序后,获取指定score范围内的元素
  • ZDIFF、ZINTER、ZUNION:求差集、交集、并集

注意:所有的排名默认都是升序,如果要降序则在命令的Z后面添加REV即可,例如:

  • 升序获取sorted set 中的指定元素的排名:ZRANK key member
  • 降序获取sorted set 中的指定元素的排名:ZREVRANK key memeber

练习题:
将班级的下列学生得分存入Redis的SortedSet中:
Jack 85, Lucy 89, Rose 82, Tom 95, Jerry 78, Amy 92, Miles 76
并实现下列功能:

  • 删除Tom同学
  • 获取Amy同学的分数
  • 获取Rose同学的排名
  • 查询80分以下有几个学生
  • 给Amy同学加2分
  • 查出成绩前3名的同学
  • 查出成绩80分以下的所有同学

// 保存用户到Redis的set集合  zadd key value score
stringRedisTemplate.opsForZSet().add(key, userId.toString(), System.currentTimeMillis());// 获取当前登录用户是否已经点赞
String key = BLOG_LIKED_KEY + id;
Double score = stringRedisTemplate.opsForZSet().score(key, userId.toString());// 把用户从Redis的set集合移除 key value 
stringRedisTemplate.opsForZSet().remove(key, userId.toString());// 查询top5的点赞用户 zrange key 0 4 (范围查询)
Set<String> top5 = stringRedisTemplate.opsForZSet().range(key, 0, 4);

4.9 BitMap

BitMap 的操作命令有:

  • SETBIT:向指定位置(offset)存入一个0或1
  • GETBIT :获取指定位置(offset)的bit值
  • BITCOUNT :统计BitMap中值为1的bit位的数量
  • BITFIELD :操作(查询、修改、自增)BitMap中bit数组中的指定位置(offset)的值
  • BITFIELD_RO :获取BitMap中bit数组,并以十进制形式返回
  • BITOP :将多个BitMap的结果做位运算(与 、或、异或)
  • BITPOS :查找bit数组中指定范围内第一个0或1出现的位置

实现签到

//写入Redis SETBIT key offset 1(签到)
stringRedisTemplate.opsForValue().setBit(key, dayOfMonth, true);

统计连续签到天数

@Override
public Result signCount() {// 1.获取当前登录用户Long userId = UserHolder.getUser().getId();// 2.获取日期LocalDateTime now = LocalDateTime.now();// 3.拼接keyString keySuffix = now.format(DateTimeFormatter.ofPattern(":yyyyMM"));String key = USER_SIGN_KEY + userId + keySuffix;// 4.获取今天是本月的第几天int dayOfMonth = now.getDayOfMonth();// 5.获取本月截止今天为止的所有的签到记录,返回的是一个十进制的数字 BITFIELD sign:5:202203 GET u14 0List<Long> result = stringRedisTemplate.opsForValue().bitField(key,BitFieldSubCommands.create().get(BitFieldSubCommands.BitFieldType.unsigned(dayOfMonth)).valueAt(0));if (result == null || result.isEmpty()) {// 没有任何签到结果return Result.ok(0);}Long num = result.get(0);if (num == null || num == 0) {return Result.ok(0);}// 6.循环遍历int count = 0;while (true) {// 6.1.让这个数字与1做与运算,得到数字的最后一个bit位  // 判断这个bit位是否为0if ((num & 1) == 0) {// 如果为0,说明未签到,结束break;}else {// 如果不为0,说明已签到,计数器+1count++;}// 把数字右移一位,抛弃最后一个bit位,继续下一个bit位num >>>= 1;}return Result.ok(count);
}


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