为什么要用Redis

NoSQL：

NoSQL是不同于传统的关系数据库的数据库管理系统的统称。其两者最重要的区别是NoSQL不使用SQL作为查询语言。 NoSQL数据存储可以不需要固定的表格模式。NoSQL是基于键值对的，可以想象成表中的主键和值的对应关系。

常见的NoSQL有：redis、memcached、mongodb、guava（loadingCache）

redis的定义：

Redis 是一个开源（BSD许可）的，内存中的数据结构存储系统，它可以用作数据库、缓存和消息中间件。 它支持多 种类型的数据结构，如 字符串（strings）、散列（hashes）、 列表（lists）、 集合（sets）、 有序集合（sorted sets）等。

作为同款功能的内存缓存产品，redis和memcached各有什么优势：

内存管理机制
Memcached默认使用Slab Allocation机制管理内存，其主要思想是按照预先规定的大小， 将分配的内存分割成特定长度的块以存储相应长度的key-value数据记录，以完全解决内存碎 片问题。空闲列表进行判断存储状态,【类似于Java虚拟机对象的分配，空闲列表】

Redis使用现场申请内存的方式来存储数据，并且很少使用free-list等方式来优化内存分配，会在一定程度上存在内存碎片,【CPU内存是连续，类似于Java虚拟机对象的分配，直接内存分配（指针碰撞）】

数据持久化方案
memcached不支持内存数据的持久化操作，所有的数据都以in-memory的形式存储。

redis支持持久化操作。redis提供了两种不同的持久化方法来讲数据存储到硬盘里面， 第一种是rdb形式，一种是aof形式：
rdb：属于全量数据备份，备份的是数据
aof：append only if，增量持久化备份，备份的是指令

缓存数据过期机制
概念：key，设计一个小时之后过期，超过一个小时查数据就会查不到

Memcached 在删除失效主键时也是采用的消极方法，即 Memcached 内部也不会监视主键是否失效，而是在通过 Get 访问主键时才会检查其是否已经失效

Redis 定时、定期等多种缓存失效机制，减少内存泄漏

支持的数据类型
Memcached支持单一数据类型：[k,v]
redis支持五种数据类型：【字符串（strings）、散列（hashes）、 列表（lists）、 集合（sets）、 有序集合（sorted sets）】

redis作为数据库的使用有什么优缺点？

优点：没有Scheme约束，数据结构的变更相对容易，一开始确定数据类型， 抗压能力强，性能极高，10万/qps

缺点：没有索引，没有外键，缺少int/date等基本数据类型，多条件查询需要通过集合内联(sinter,zinterstore) 和连接间接实现开发效率低，可维护性不佳

redis作为缓存的使用，搭配数据库使用的两种方案

1.jedis整合使用方案 set key,value ["11","22"] 第一层在缓存进行查询，如果得到数据则直接返回， 第二层在数据库进行查询，并且刷新缓存，方便下次查询 ["33,"44"]

2.作为mybatis/hibernate二级缓存使用方案，一级缓存：sqlSession，进程缓存，单次链接有效

Redis安装启动

redis4.0安装步骤：

• 安装wget yum install wget
• 下载redis安装包 wget http://download.redis.io/releases/redis-4.0.6.tar.gz
• 解压压缩包 tar -zxvf redis-4.0.6.tar.gz
• yum install gcc
• 跳转到redis解压目录下 cd redis-4.0.6
• 编译安装 make MALLOC=libc
• cd src ./redis-server

redis三种启动方式以及其中的使用区别

1.直接启动(例如：cd src ./redis-server)
2.通过指定配置文件启动(例如：cd src ./redis-server ../redis.conf)
3.使用redis启动脚本设置开机启动，linux配置开机自启动/etc/init.d
配置步骤：

• 启动脚本 redis_init_script 位于Redis的 /utils/ 目录下
• mkdir /etc/redis
• cp redis.conf /etc/redis/6379.conf
• 将启动脚本复制到/etc/init.d目录下，本例将启动脚本命名为redisd（通常都以d结尾表示是后台自启动服务）。
  cp redis_init_script /etc/init.d/redisd
• 设置为开机自启动，直接配置开启自启动 chkconfig redisd on 发现错误： service redisd does not support chkconfig
  解决办法：在启动脚本开头添加如下注释来修改运行级别
  #!/bin/sh # chkconfig: 2345 90 10
• 设置为开机自启动服务器

chkconfig redisd on
service redisd start 打开服务
service redisd stop 关闭服务

Redis五种数据类型和消息订阅

Key / Value数据类型

String是最常用的一种数据类型，普通的key/value存储都可以归为此类。
常用的命令：

• set/get
  设置key对应的值为String类型的value
  获取key对应的值

• mget
  批量获取多个key的值，如果可以不存在则返回nil

• incr && incrby
  incr对key对应的值进行加加操作，并返回新的值；incrby加指定值

• decr && decrby
  decr 对key对应的值进行减减操作，并返回新的值；decrby减指定值

• setnx
  设置key对应的值为String类型的value，如果key已经存在则返回0

• setex
  设置key对应的值为String类型的value，并设定有效期

• 其他命令
  getrange：获取key对应value的子字符串
  mset：批量设置多个key的值，如果成功表示所有值都被设置，否则返回0表示没有任何值被设置
  msetnx：同mset，不存在就设置，不会覆盖已有的key
  getset：设置key的值，并返回key旧的值
  append：给指定key的value追加字符串，并返回新字符串的长度

Hash类型

• Hash是一个String类型的field和value之间的映射表
• redis的Hash数据类型的key（hash表名称）对应的value实际的内部存储结构为一个HashMap
• Hash特别适合存储对象
• 相对于把一个对象的每个属性存储为String类型，将整个对象存储在Hash类型中会占用更少内存。
• 所存储的成员较少时数据存储为zipmap，当成员数量增大时会自动转成真正的HashMap,此时encoding为ht。
• 运用场景：如用一个对象来存储用户信息，商品信息，订单信息等等。
• Hash命令讲解
  hset——设置key对应的HashMap中的field的value
  hget——获取key对应的HashMap中的field的value
  hgetall——获取key对应的HashMap中的所有field的value
  hlen——返回key对应的HashMap中的field的数量

List类型

• lpush——在key对应的list的头部添加一个元素
• lrange——获取key对应的list的指定下标范围的元素，-1表示获取所有元素
• lpop——从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素
• rpush——在key对应的list的尾部添加一个元素
• rpop——从key对应的list的尾部删除一个元素，并返回该元素

Set类型

• sadd——在key对应的set中添加一个元素
• smembers——获取key对应的set的所有元素
• spop——随机返回并删除key对应的set中的一个元素
• suion——求给定key对应的set并集
• sinter——求给定key对应的set交集

SortSet类型

set的基础增加顺序score，再根据score进行排序
实战（用途）：通过sortset实现排行榜

• zadd ——在key对应的zset中添加一个元素
• zrange——获取key对应的zset中指定范围的元素，-1表示获取所有元素
• zrem——删除key对应的zset中的一个元素
• zrangebyscore——返回有序集key中，指定分数范围的元素列表,排行榜中运用
• zrank——返回key对应的zset中指定member的排名。其中member按score值递增(从小到大）； 排名以0为底，也就是说，score值最小的成员排名为0,排行榜中运用
• set是通过hashmap存储，key对应set的元素，value是空对象 sortset是怎么存储并实现排序的呢，hashmap存储，还加了一层跳跃表 跳跃表：相当于双向链表，在其基础上添加前往比当前元素大的跳转链接

redis消息订阅发布

作用：发布订阅类似于信息管道，用来进行系统之间消息解耦，类似于mq，rabbitmq、rocketmq、kafka、activemq主要有消息发布者和消息订阅者。比如运用于：订单支付成功，会员系统加积分、钱包进行扣钱操作、发货系统（下发商品）

• PUBLISH 将信息message发送到指定的频道channel。返回收到消息的客户端数量

• SUBSCRIBE 订阅给指定频道的信息

• UNSUBSCRIBE 取消订阅指定的频道，如果不指定，则取消订阅所有的频道。

• redis的消息订阅发布和mq对比？
  redis发布订阅功能比较薄弱但比较轻量级，mq消息持久化，数据可靠性比较差，无后台功能可msgId、msgKey进行查询消息

传统关系型数据库事务与Redis事务

事务概要和事务隔离级别

• 一个数据库事务通常包含了一个序列的对数据库的读/写操作。它的存在包含有以下两个目的：
  1）为数据库操作序列提供了一个从失败中恢复到正常状态的方法，同时提供了数据库即使在异常状态下仍能保持一致性的方法。
  2）当多个应用程序在并发访问数据库时，可以在这些应用程序之间提供一个隔离方法，以防止彼此的操作互相干扰。

• 事务的ACID四大特性
  原子性（Atomicity）：事务作为一个整体被执行，包含在其中的对数据库的操作要么全部被执行，要么都不执行
  一致性（Consistency）：事务应确保数据库的状态从一个一致状态转变为另一个一致状态。一致状态的含义是数据库中的数据应满足完整性约束
  隔离性（Isolation）：多个事务并发执行时，一个事务的执行不应影响其他事务的执行
  持久性（Durability）：已被提交的事务对数据库的修改应该永久保存在数据库中

• 事务隔离机制
  语法：set global transaction isolation level read uncommitted；
  种类：read uncommitted、read committed、repeatable read、serializable

mysql事务隔离机制和MVCC

redis事务隔离机制可重复读讲解（repeatable read）

select @@tx_isolation ; 查看事务类型

• InnoDB MVCC多版本并发控制
  在每一行数据中额外保存两个隐藏的列：当前行创建时的版本号和删除时的版本号（可能为空，其实还有一列称为回滚指针，用于事务回滚）。这里的版本号并不是实际的时间值，而是系统版本号。每开始新的事务，系统版本号都会自动递增。事务开始时刻的系统版本号会作为事务的版本号， 用来和查询每行记录的版本号进行比较

  
  
  MVCC.png

redis事务机制

• MULTI 与 EXEC命令
  以 MULTI 开始一个事务，然后将多个命令入队到事务中， 最后由 EXEC 命令触发事务， 一并执行事务中的所有命令

• DISCARD命令
  DISCARD 命令用于取消一个事务， 它清空客户端的整个事务队列， 然后将客户端从事务状态调整回非事务状态， 最后返回字符串 OK 给客户端， 说明事务已被取消

• WATCH命令
  WATCH 命令用于在事务开始之前监视任意数量的键： 当调用 EXEC 命令执行事务时， 如果任意一个被监视的键已经被其他客户端修改了， 那么整个事务不再执行， 直接返回失败。

  
  
  事务状态.png
  
  
  处理事物.png

redis事务ACID

• 原子性（Atomicity）
  单个 Redis 命令的执行是原子性的，但 Redis 没有在事务上增加任何维持原子性的机制，所以 Redis 事务的执行并不是原子性的。如果一个事务队列中的所有命令都被成功地执行，那么称这个事务执行成功

• 一致性（Consistency）
  入队错误
  在命令入队的过程中，如果客户端向服务器发送了错误的命令，比如命令的参数数量不对等等， 那么服务器将向客户端返回一个出错信息， 并且将客户端的事务状态设为 REDIS_DIRTY_EXEC 。

执行错误
如果命令在事务执行的过程中发生错误，比如说，对一个不同类型的 key 执行了错误的操作， 那么 Redis 只会将错误包含在事务的结果中， 这不会引起事务中断或整个失败，不会影响已执行事务命令的结果，也不会影响后面要执行的事务命令， 所以它对事务的一致性也没有影响

• 隔离性（Isolation）
  WATCH 命令用于在事务开始之前监视任意数量的键： 当调用 EXEC 命令执行事务时， 如果任意一个被监视的键已经被其他客户端修改了， 那么整个事务不再执行， 直接返回失败

• 持久性（Durability）
  因为事务不过是用队列包裹起了一组 Redis 命令，并没有提供任何额外的持久性功能，所以事务的持久性由 Redis 所使用的持久化模式决定