Redis 入门、基础。（五种基本类型使用场景）

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。

1.1.2 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。

1.1.3 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：

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：

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：

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：

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 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

//	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

求s1与s2的不同：SDIFF s1 s2 （A）

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key
    String 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 0
    List<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0
        if ((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+1
            count++;
        }
        // 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);
}