Redis系列学习文章分享---第一篇(Redis快速入门之初始Redis--NoSql+安装redis+客户端+常用命令)

今天开始进入redis系列学习分享

欢迎小伙伴交流学习,这是第一篇(Redis快速入门之初始Redis–NoSql+安装redis+客户端+常用命令),后续持续更新

1.初识Redis

Redis是一种键值型的NoSql数据库,这里有两个关键字:

  • 键值型

  • NoSql

其中键值型,是指Redis中存储的数据都是以key、value对的形式存储,而value的形式多种多样,可以是字符串、数值、甚至json:

而NoSql则是相对于传统关系型数据库而言,有很大差异的一种数据库。

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.结构化与非结构化

传统关系型数据库是结构化数据,每一张表都有严格的约束信息:字段名、字段数据类型、字段约束等等信息,插入的数据必须遵守这些约束:

而NoSql则对数据库格式没有严格约束,往往形式松散,自由。

可以是键值型:

也可以是文档型:

甚至可以是图格式:

1.1.2.关联和非关联

传统数据库的表与表之间往往存在关联,例如外键:

而非关系型数据库不存在关联关系,要维护关系要么靠代码中的业务逻辑,要么靠数据之间的耦合:

{
  id: 1,
  name: "张三",
  orders: [
    {
       id: 1,
       item: {
	 id: 10, title: "荣耀6", price: 4999
       }
    },
    {
       id: 2,
       item: {
	 id: 20, title: "小米11", price: 3999
       }
    }
  ]
}

此处要维护“张三”的订单与商品“荣耀”和“小米11”的关系,不得不冗余的将这两个商品保存在张三的订单文档中,不够优雅。还是建议用业务来维护关联关系。

1.1.3.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。

1.1.4.事务

传统关系型数据库能满足事务ACID的原则。

而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。

1.1.5.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:

  • 存储方式
    • 关系型数据库基于磁盘进行存储,会有大量的磁盘IO,对性能有一定影响
    • 非关系型数据库,他们的操作更多的是依赖于内存来操作,内存的读写速度会非常快,性能自然会好一些
  • 扩展性
    • 关系型数据库集群模式一般是主从,主从数据一致,起到数据备份的作用,称为垂直扩展。
    • 非关系型数据库可以将数据拆分,存储在不同机器上,可以保存海量数据,解决内存大小有限的问题。称为水平扩展。
    • 关系型数据库因为表之间存在关联关系,如果做水平扩展会给数据查询带来很多麻烦

1.2.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/

1.3.安装Redis

大多数企业都是基于Linux服务器来部署项目,而且Redis官方也没有提供Windows版本的安装包。因此我基于Linux系统来安装Redis.
此处选择的Linux版本为CentOS 7.

1.3.1.依赖库

Redis是基于C语言编写的,因此首先需要安装Redis所需要的g***依赖:

yum install -y g*** tcl

1.3.2.上传安装包并解压

然后将Redis安装包上传到虚拟机的任意目录:

例如,我放到了/usr/local/src 目录:
解压缩:

tar -xzf redis-6.2.6.tar.gz

解压后:

进入redis目录:

cd redis-6.2.6

运行编译命令:

make && make install

如果没有出错,应该就安装成功了。

默认的安装路径是在 /usr/local/bin目录下:


该目录已经默认配置到环境变量,因此可以在任意目录下运行这些命令。其中:

  • redis-cli:是redis提供的命令行客户端
  • redis-server:是redis的服务端启动脚本
  • redis-sentinel:是redis的哨兵启动脚本

1.3.3.启动

redis的启动方式有很多种,例如:

  • 默认启动
  • 指定配置启动
  • 开机自启

1.3.4.默认启动

安装完成后,在任意目录输入redis-server命令即可启动Redis:

redis-server

如图:

这种启动属于前台启动,会阻塞整个会话窗口,窗口关闭或者按下CTRL + C则Redis停止。不推荐使用。

1.3.5.指定配置启动

如果要让Redis以后台方式启动,则必须修改Redis配置文件,就在我们之前解压的redis安装包下(/usr/local/src/redis-6.2.6),名字叫redis.conf:

我们先将这个配置文件备份一份:

cp redis.conf redis.conf.bck

然后修改redis.conf文件中的一些配置:

# 允许访问的地址,默认是127.0.0.1,会导致只能在本地访问。修改为0.0.0.0则可以在任意IP访问,生产环境不要设置为0.0.0.0
bind 0.0.0.0
# 守护进程,修改为yes后即可后台运行
daemonize yes 
# 密码,设置后访问Redis必须输入密码
requirepass 123321

Redis的其它常见配置:

# 监听的端口
port 6379
# 工作目录,默认是当前目录,也就是运行redis-server时的命令,日志、持久化等文件会保存在这个目录
dir .
# 数据库数量,设置为1,代表只使用1个库,默认有16个库,编号0~15
databases 1
# 设置redis能够使用的最大内存
maxmemory 512mb
# 日志文件,默认为空,不记录日志,可以指定日志文件名
logfile "redis.log"

启动Redis:

# 进入redis安装目录 
cd /usr/local/src/redis-6.2.6
# 启动
redis-server redis.conf

停止服务:

# 利用redis-cli来执行 shutdown 命令,即可停止 Redis 服务,
# 因为之前配置了密码,因此需要通过 -u 来指定密码
redis-cli -u 123321 shutdown

1.3.6.开机自启

我们也可以通过配置来实现开机自启。

首先,新建一个系统服务文件:

vi /etc/systemd/system/redis.service

内容如下:

[Unit]
Description=redis-server
After=***work.target

[Service]
Type=forking
ExecStart=/usr/local/bin/redis-server /usr/local/src/redis-6.2.6/redis.conf
PrivateTmp=true

[Install]
WantedBy=multi-user.target

然后重载系统服务:

systemctl daemon-reload

现在,我们可以用下面这组命令来操作redis了:

# 启动
systemctl start redis
# 停止
systemctl stop redis
# 重启
systemctl restart redis
# 查看状态
systemctl status redis

执行下面的命令,可以让redis开机自启:

systemctl enable redis

1.4.Redis桌面客户端

安装完成Redis,我们就可以操作Redis,实现数据的CRUD了。这需要用到Redis客户端,包括:

  • 命令行客户端
  • 图形化桌面客户端
  • 编程客户端

1.4.1.Redis命令行客户端

Redis安装完成后就自带了命令行客户端:redis-cli,使用方式如下:

redis-cli [options] [***monds]

其中常见的options有:

  • -h 127.0.0.1:指定要连接的redis节点的IP地址,默认是127.0.0.1
  • -p 6379:指定要连接的redis节点的端口,默认是6379
  • -a 123321:指定redis的访问密码

其中的***monds就是Redis的操作命令,例如:

  • ping:与redis服务端做心跳测试,服务端正常会返回pong

不指定***mond时,会进入redis-cli的交互控制台:

1.4.2.图形化桌面客户端

GitHub上的大神编写了Redis的图形化桌面客户端,地址:https://github.***/uglide/RedisDesktopManager

不过该仓库提供的是RedisDesktopManager的源码,并未提供windows安装包。

在下面这个仓库可以找到安装包:https://github.***/lework/RedisDesktopManager-Windows/releases

1.4.3.安装

找到Redis的图形化桌面客户端(没有的伙伴可以私聊我):
解压缩后,运行安装程序即可安装:

安装完成后,在安装目录下找到rdm.exe文件:

双击即可运行:

1.4.4.建立连接

点击左上角的连接到Redis服务器按钮:

在弹出的窗口中填写Redis服务信息:

点击确定后,在左侧菜单会出现这个链接:

点击即可建立连接了。

Redis默认有16个仓库,编号从0至15. 通过配置文件可以设置仓库数量,但是不超过16,并且不能自定义仓库名称。

如果是基于redis-cli连接Redis服务,可以通过select命令来选择数据库:

# 选择 0号库
select 0

2.Redis常见命令

Redis是典型的key-value数据库,key一般是字符串,而value包含很多不同的数据类型:

Redis为了方便我们学习,将操作不同数据类型的命令也做了分组,在官网( https://redis.io/***mands )可以查看到不同的命令:

不同类型的命令称为一个group,我们也可以通过help命令来查看各种不同group的命令:

接下来,我们就学习常见的五种基本数据类型的相关命令。

2.1.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

通过help [***mand] 可以查看一个命令的具体用法,例如:

# 查看keys命令的帮助信息:
127.0.0.1:6379> help keys

KEYS pattern
summary: Find all keys matching the given pattern
since: 1.0.0
group: generic

2.2.String类型

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512m.

2.2.1.String的常见命令

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

2.2.2.Key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。这样以来,我们就可以把不同类型的数据区分开了。从而避免了key的冲突问题。

例如我们的项目名称叫 heima,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:heima:user:1

  • product相关的key:heima: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:

KEY VALUE
heima:user:1 {“id”:1, “name”: “Jack”, “age”: 21}
heima:product:1 {“id”:1, “name”: “小米11”, “price”: 4999}

并且,在Redis的桌面客户端中,还会以相同前缀作为层级结构,让数据看起来层次分明,关系清晰:

2.3.Hash类型

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:

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:

Hash的常见命令有:

  • 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

  • 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

2.4.List类型

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和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

2.5.Set类型

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

例如两个集合:s1和s2:

求交集:SINTER s1 s2

求s1与s2的不同:SDIFF s1 s2

下面给一些练习(需要答案可以私聊哦):

  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
  • 李四的好友有:王五、麻子、二狗
  1. 利用Set的命令实现下列功能:
  • 计算张三的好友有几人
  • 计算张三和李四有哪些共同好友
  • 查询哪些人是张三的好友却不是李四的好友
  • 查询张三和李四的好友总共有哪些人
  • 判断李四是否是张三的好友
  • 判断张三是否是李四的好友
  • 将李四从张三的好友列表中移除

2.6.SortedSet类型

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(需要答案可以私聊我哦):

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

感谢阅读

感谢您阅读 Redis 学习系列的第一篇!在这篇文章中,我们探索了Redis的(快速入门之初始Redis–>了解NoSql+安装redis+客户端+常用命令)

下一篇文章即将发布! 在第二篇中,我们将深入研究–>Redis的Java客户端等系列知识,为您分享我学习的Redis的收获,请继续关注我的系列。

谢谢您的陪伴! 如果您有任何问题、建议或想要了解的特定主题系列,请随时在评论中告诉我。我期待与您共同探索java,共同提升我们的Java开发技能!

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