Redis

1. 简介
  redis是一个开源的key-value数据库。它又经常被认为是一个数据结构服务器。因为它的value不仅包括基本的string类型还有 list,set ,sorted set和hash类型。当然这些类型的元素也都是string类型。也就是说list,set这些集合类型也只能包含string 类型。你可以在这些类型上做很多原子性的操作。比如对一个字符value追加字符串（APPEND命令）。加加或者减减一个数字字符串(INCR命令，当然是按整数处理的).可以对list类型进行push,或者pop元素操作（可以模拟栈和队列）。对于set类型可以进行一些集合相关操作 (intersection union difference)。memcache也有类似与++,--的命令。不过memcache的 value只包括string类型。远没有redis的value类型丰富。和memcache一样为了性能,redis的数据通常都是放到内存中的。当然 redis可以每间隔一定时间将内存中数据写入到磁盘以防止数据丢失。
  redis也支持主从复制机制（master-slave replication）。数据可以从主服务器向任意数量的从服务器上同步，从服务器可以是关联其他从服务器的主服务器。这使得Redis可执行单层树复制。从盘可以有意无意的对数 据进行写操作。由于完全实现了发布/订阅机制，使得从数据库在任何地方同步树时，可订阅一个频道并接收主服务器完整的消息发布记录。redis的其他特性包括简单的事务支持和发布订阅(pub/sub)通道功能,而且redis配置管理非常简单。还有各种语言版本的开源客户端类库。
  官方的bench-mark（基准）数据如下：
  测试完成了50个并发执行100000个请求，设置和获取的值是一个256字节字符串，Linux box是运行Linux 2.6,这是X3320 Xeon 2.5 ghz，文本执行使用loopback接口(127.0.0.1)，结果:读的速度是110000次/s,写的速度是81000次/s 。

2. 安装
下载地址：http://www.redis.cn/download.html ，目前的最新稳定版是2.8.13。
可以在linux下运行如下命令进行安装：
$ tar xzf redis-2.8.13.tar.gz
$ cd redis-2.8.13
$ make
make完后 redis-2.8.13目录下会出现编译后的redis服务程序redis-server,还有用于测试的客户端程序redis-cli等文件。下面启动redis服务：
$ ./redis-server  // 注意这种方式启动redis 使用的是默认配置。也可以通过启动参数告诉redis使用指定配置文件使用下面命令启动：
$ ./redis-server redis.conf  // redis.conf是一个默认的配置文件。我们可以根据需要使用自己的配置文件。
启动redis服务进程后，就可以使用测试客户端程序redis-cli和redis服务交互了，如下：
$ ./redis-cli
> set name jiang  // name是key ,jiang是个string类型的value
OK
> get name  // 得到name的value
"jiang"

3. keys
  首先key也是字符串类型，但是key中不能包括边界字符。另外关于key的一个格式约定介绍下，object-type:id:field。比如user:1000:password，blog:xxidxx:title，还有key的长度最好不要太长。道理很明显占内存啊，而且查找时候相对短key也更慢。不过也不推荐过短的key，比如u:1000:pwd,这样的。显然没上面的user:1000:password可读性好。
下面介绍下key相关的公用命令：
> exists key  //判断一个键是否存在
> keys pattern  //返回指定模式的所有key，如>keys * 返回所有key
> type key  //返回给定key的value类型不存在key时返回none
> dbsize  //返回当前数据库的key数量
> del key  //删除给定key，返回删除的数目
> randomkey  //随机获得一个已经存在的key，如果当前数据库为空，则返回空字符串
> rename oldkey newkey  //重命名key，如果newkey存在将会被覆盖
> renamenx oldkey newkey  //重命名key，newkey存在将返回失败
> expire key seconds  //为key指定过期时间，单位是秒，如果在还没有过期的时候，对值进行了改变，那么那个值会被清除。
> ttl key  //返回设置过期时间的key的剩余过期秒数
> select db-index  //通过索引选择数据库，默认连接的数据库所有是0，默认数据库有16个
> move key db-index  //将key从当前数据库移动到指定数据库
> flushdb  //删除当前数据库中所有key，慎用
> flushall  //删除所有数据库中的所有key，更加慎用

4. 数据类型
（1）string
  string是redis最基本的类型，而且string类型是二进制安全的。意思是redis的string可以包含任何数据。比如jpg图片或者序列化的对象。从内部实现来看其实string可以看作byte数组，最大上限是1G字节。下面是string类型的定义。
struct sdshdr {
     long len;
     long free;
     char buf[];
};
  buf是个char数组用于存贮实际的字符串内容。其实char和c#中的byte是等价的，都是一个字节，len是buf数组的长度，free是数组中剩余可用字节数。由此可以理解为什么string类型是二进制安全的了。因为它本质上就是个byte数组。当然可以包含任何数据了。另外string类型可以被部分命令按int处理，比如incr等命令。还有redis的其他类型像list,set,sorted set ,hash它们包含的元素与都只能是string类型。如果只用string类型，redis就可以被看作加上持久化特性的memcached，当然redis对string类型的操作比memcached多很多。如下：
> set key value  //设置key对应的值为string类型的value，存在进覆盖
> setnx key value  //同上，如果key已经存在，返回失败
> get key  //获取key对应的string值,如果key不存在返回nil
> getset key value  //原子的设置key的值，并返回key的旧值，如果key不存在返回nil
> mget key1 key2 ... keyN  //一次获取多个key的值，如果对应key不存在，则对应返回nil
> mset key1 value1 ... keyN valueN  //一次设置多个key的值，存在进覆盖
> msetnx key1 value1 ... keyN valueN  //同上，但是不会覆盖已经存在的key
> incr key  //对key的值做加加操作,并返回新值，incr一个不是int的value会返回错误，incr一个不存在的key设置key为1
> decr key  //同上，减减操作，decr一个不存在key，则设置key为-1
> incrby key integer  //同incr，加指定值 ，key不存在时候会设置key，并认为原来的value是 0
> decrby key integer  //同decr，减指定值，也可以通过incrby一个负值来实现同样效果，反之一样
> append key value  //给指定key的字符串值追加value，返回新字符串值的长度
> substr key start end  //返回截取过的key的字符串值，注意并不修改key的值，下标是从0开始的。 下面给个例子

（2）list
  redis的list类型其实就是一个每个子元素都是string类型的双向链表。所以[lr]push和[lr]pop命令的算法时间复杂度都是O(1)。另外list会记录链表的长度。所以llen操作也是O(1).链表的最大长度是(2的32次方-1)。我们可以通过push,pop操作从链表的头部或者尾部添加删除元素。这使得list既可以用作栈，也可以用作队列。有意思的是list的pop操作还有阻塞版本的。当我们[lr]pop一个 list对象是，如果list是空，或者不存在，会立即返回nil。但是阻塞版本的b[lr]pop可以则可以阻塞，当然可以加超时时间，超时后也会返回nil。
  为什么要阻塞版本的pop呢，主要是为了避免轮询。举个简单的例子如果我们用list来实现一个工作队列。执行任务的thread可以调用阻塞版本的pop去获取任务这样就可以避免轮询去检查是否有任务存在。当任务来时候工作线程可以立即返回，也可以避免轮询带来的延迟。下面介绍list相关命令：
> lpush key string  //在key对应list的头部添加字符串元素，不存在进添加key，返回list的长度
> rpush key string  //同上，在尾部添加
> llen key  //返回key对应list的长度，key不存在返回0
> lrange key start end  //返回指定区间内的元素，下标从0开始，负值表示从后面计算，-1表示倒数第一个元素
> ltrim key start end  //截取list，保留指定区间内元素
> lset key index value  //设置list中指定下标的元素值
> lrem key count value  //从key对应list中删除count个和value相同的元素，count为0时候删除全部
> lpop key  //从list的头部删除元素，并返回删除元素，如果key对应list不存在或者是空返回nil
> rpop key  //同上，从尾部删除
> blpop key1...keyN timeout  //从左到右扫描返回对第一个非空list进行lpop操作并返回，比如blpop list1 list2 list3 0 ,如果list不存在，list2,list3都是非空则对list2做lpop并返回从list2中删除的元素。如果所有的list都是空或不存在，则会阻塞timeout秒，timeout为0表示一直阻塞。当阻塞时，如果有client对key1...keyN中的任意key进行push操作，则第一在这个key上被阻塞的client会立即返回。如果超时发生，则返回nil，有点像unix的select或者poll
> brpop  //同blpop，一个是从头部删除一个是从尾部删除。
> rpoplpush srckey destkey  //从srckey对应list的尾部移除元素并添加到destkey对应list的头部,最后返回被移除的元素值，整个操作是原子的

（3）set
  redis 的set是string类型的无序集合。set元素最大可以包含(2的32次方-1)个元素。set是通过hash table实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是O(1)。hash table会随着添加或者删除自动的调整大小。需要注意的是调整hash table大小时候需要同步（获取写锁）会阻塞其他读写操作。可能不久后就会改用跳表（skip list）来实现，跳表已经在sorted set中使用了。关于set集合类型除了基本的添加删除操作，其他有用的操作还包含集合的取并集(union)，交集(intersection)，差集(difference)。下面详细介绍set相关命令：
> sadd key val  //添加一个string元素到key对应的set集合中，如果元素已经在集合中返回0
> srem key val  //从key对应set中移除给定元素
> spop key  //删除并返回key对应set中随机的一个元素,如果set是空或者key不存在返回nil
> srandmember key  //同spop，随机取set中的一个元素，但是不删除元素
> smove srckey dstkey member  //从srckey对应set中移除member并添加到dstkey对应set中，整个操作是原子的
> scard key  //返回set的元素个数，如果set是空或者key不存在返回0
> sismember key member  //判断member是否在set中，存在返回1，0表示不存在或者key不存在
> sinter key1 key2...keyN  //返回所有给定key的交集
> sinterstore dstkey key1...keyN  //同sinter，但是会同时将交集存到dstkey下
> sunion key1 key2...keyN  //返回所有给定key的并集
> sunionstore dstkey key1...keyN  //同sunion，并同时保存并集到dstkey下
> sdiff key1 key2...keyN  //返回所有给定key的差集
> sdiffstore dstkey key1...keyN  //同sdiff，并保存差集到dstkey下
> smembers key  //返回key对应set的所有元素，结果是无序的

（4）sorted set
  和set一样，sorted set也是string类型元素的集合，不同的是每个元素都会关联一个double类型的score（根据score排序，相同的score按照字母顺序排放）。sorted set的实现是skip list和hash table的混合体。当元素被添加到集合中时，一个元素到score的映射被添加到hash table中，所以给定一个元素获取score的开销是O(1)，另一个score到元素的映射被添加到skip list并按照score排序，所以就可以有序的获取集合中的元素。添加，删除操作开销都是O(log(N))和skip list的开销一致，redis的skip list实现用的是双向链表，这样就可以逆序从尾部取元素。sorted set最经常的使用方式应该是作为索引来使用，我们可以把要排序的字段作为score存储，对象的id当元素存储。下面是sorted set相关命令：
> zadd key score member  //添加元素到集合，元素在集合中存在则更新对应score
> zrem key member  //删除指定元素，1表示成功，如果元素不存在返回0
> zincrby key incr member  //增加对应member的score值，然后移动元素并保持skip list保持有序。返回更新后的score值
> zrank key member  //返回指定元素在集合中的排名（下标）,集合中元素是按score从小到大排序的
> zrevrank key member  //同上,但是集合中元素是按score从大到小排序
> zrange key start end  //类似lrange操作从集合中去指定区间的元素。返回的是有序结果
> zrevrange key start end  //同上，返回结果是按score逆序的
> zrangebyscore key min max  //返回集合中score在给定区间的元素
> zcount key min max  //返回集合中score在给定区间的数量
> zcard key  //返回集合中元素个数
> zscore key element  //返回给定元素对应的score
> zremrangebyrank key min max  //删除集合中排名在给定区间的元素
> zremrangebyscore key min max  //删除集合中score在给定区间的元素

（5）hash
  redis hash是一个string类型的field和value的映射表。它的添加，删除操作都是O(1)（平均）。hash特别适合用于存储对象。相较于将对象的每个字段存成单个string类型。将一个对象存储在hash类型中会占用更少的内存，并且可以更方便的存取整个对象。省内存的原因是新建一个hash对象时开始是用 zipmap（又称为small hash）来存储的。这个zipmap其实并不是hash table，但是zipmap相比正常的hash实现可以节省不少hash本身需要的一些元数据存储开销。尽管zipmap的添加，删除，查找都是 O(n)，但是由于一般对象的field数量都不太多。所以使用zipmap也是很快的,也就是说添加删除平均还是O(1)。如果field或者 value的大小超出一定限制后，redis会在内部自动将zipmap替换成正常的hash实现. 这个限制可以在配置文件中指定，如下：
hash-max-zipmap-entries 64 #配置字段最多64个
hash-max-zipmap-value 512 #配置value最大为512字节
下面介绍hash相关命令：
> hset key field value  //设置hash field为指定值，如果key不存在，则先创建
> hget key field  //获取指定的hash field
> hmget key filed1....fieldN  //获取全部指定的hash filed
> hmset key filed1 value1 ... filedN valueN  //同时设置hash的多个field
> hincrby key field integer  //将指定的hash filed 加上给定值
> hexists key field  //测试指定field是否存在
> hdel key field  //删除指定的hash field
> hlen key  //返回指定hash的field数量
> hkeys key  //返回hash的所有field
> hvals key  //返回hash的所有value
> hgetall key  //返回hash的所有filed和value

5. redis事务
  redis对事务的支持目前还比较简单。redis只能保证一个client发起的事务中的命令可以连续的执行，而中间不会插入其他client的命令。 由于redis是单线程来处理所有client的请求的所以做到这点是很容易的。
  一般情况下redis在接受到一个client发来的命令后会立即处理并返回处理结果，但是当一个client在一个连接中发出multi命令后，这个连接会进入一个事务上下文，该连接后续的命令并不是立即执行，而是先放到一个队列中。当从此连接受到exec命令后，redis会顺序的执行队列中的所有命令。并将所有命令的运行结果打包到一起返回给client.然后此连接就结束事务上下文。如下：
> multi
OK
> incr a
QUEUED
> incr b
QUEUED
> exec
我们可以调用discard命令来取消一个事务，如下：
> multi
OK
> incr a
QUEUED
> incr b
QUEUED
> discard
OK
  redis的事务实现是如此简单，当然会存在一些问题。 第一个问题是redis只能保证事务的每个命令连续执行，但是如果事务中的一个命令失败了，并不回滚其他命令。另一个十分罕见的问题是，当事务的执行过程中，如果redis意外的挂了。很遗憾只有部分命令执行了，后面的也就被丢弃了。当然如果我们使用append-only file方式持久化，redis会用单个write操作写入整个事务内容。即是是这种方式还是有可能只部分写入了事务到磁盘。发生部分写入事务的情况下，redis重启时会检测到这种情况，然后失败退出。可以使用redis-check-aof工具进行修复，修复会删除部分写入的事务内容。修复完后就能够重新启动了。

6. java客户端使用（jedis-2.1.0.jar）

package test;

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class TestRedis {

    public static void main(String[] args) {
        
        Jedis jedis = new Jedis("192.168.214.184",6379); //连接redis服务
        //jedis.auth("password"); //密码验证-如果你没有设置redis密码可不验证即可使用相关命令
        
        // String类型    
        jedis.set("name_jiang", "111");  //设置   
        System.out.println(jedis.get("name_jiang"));
        jedis.append("name_jiang", "222");  //追加
        System.out.println(jedis.get("name_jiang"));
        jedis.del("name_jiang");  //删除
        System.out.println(jedis.get("name_jiang"));
        
        jedis.mset("name_jiang1", "1","name_jiang2", "2","name_jiang3", "3");  //同时设置多个
        System.out.println(jedis.mget("name_jiang1","name_jiang2","name_jiang3"));  //同时获取多个，返回List
        jedis.del("name_jiang1");
        jedis.del("name_jiang2");
        jedis.del("name_jiang3");
        
        // list类型
        jedis.del("list_jiang");  
        System.out.println(jedis.lrange("list_jiang", 0, -1));  
        jedis.lpush("list_jiang", "A");  
        jedis.lpush("list_jiang", "B");  
        jedis.lpush("list_jiang", "C");  
        System.out.println(jedis.lrange("list_jiang", 0, -1));  
        System.out.println(jedis.lrange("list_jiang", 0, 1)); 
        jedis.del("list_jiang");
        
        //set类型  
        jedis.sadd("set_jiang", "wobby");  
        jedis.sadd("set_jiang", "kings");  
        jedis.sadd("set_jiang", "demon");  
        System.out.println(jedis.scard("set_jiang"));  //返回元素个数 
        System.out.println(jedis.smembers("set_jiang"));  
        System.out.println(jedis.sismember("set_jiang", "wobby"));  
        System.out.println(jedis.srandmember("set_jiang"));
        jedis.srem("set_jiang", "demon");  
        System.out.println(jedis.smembers("set_jiang"));
        jedis.del("set_jiang");
        
        // sorted set类型
        Map<Double,String> m = new HashMap<Double,String>();  
        m.put((double) 1, "111");  
        m.put((double) 2, "222");
        jedis.zadd("ss_jiang", m);
        System.out.println(jedis.zrange("ss_jiang", 0, 9));
        jedis.del("ss_jiang");
        
        // map类型
        Map<String,String> user = new HashMap<String,String>();  
        user.put("name", "111");  
        user.put("password", "222");
        jedis.hmset("user", user);  //设置map
        System.out.println(jedis.hlen("user"));  //长度
        System.out.println(jedis.hkeys("user"));  //map中的所有键值
        System.out.println(jedis.hvals("user"));  //map中的所有value 
        List<String> rsmap = jedis.hmget("user", "name","password");  //取出map中的name字段值   
        System.out.println(rsmap);  
        jedis.hdel("user", "password");  //删除map中的某一个键值 password
        System.out.println(jedis.hmget("user", "name", "password"));
        jedis.del("user");
    }
}