深入學習Redis（二）

又壞又迷人發表於2020-12-30

Redis 客戶端使用

Java 客戶端：Jedis

Jedis 是 Redis 官方首選的 Java 客戶端開發包。整合了 redis 的一些命令操作，封裝了 redis 的 java 客戶端。提供了連線池管理。

Jedis Maven 依賴包

<dependency>
  <groupId>redis.clients</groupId>
  <artifactId>jedis</artifactId>
  <version>2.9.0</version>
  <type>jar</type>
  <scope>compile</scope>
</dependency>

簡單使用

/**
 * @author 又壞又迷人
 * 公眾號: Java菜鳥程式設計師
 * @date 2020/12/29
 * @Description: Redis簡單實用
 */
public class RedisTest {

    public static void main(String[] args) {
        // 1.生成一個Jedis物件,這個物件負責和指定Redis節點進行通訊
        Jedis jedis = new Jedis("127.0.0.1", 6379);
        // 2.執行string操作
        jedis.set("hello", "world");
        String hello = jedis.get("hello");
        System.out.println(hello); // world
        jedis.set("count", "1");
        // 自增
        jedis.incr("count");
        System.out.println(jedis.get("count")); // 2

        //3.執行hash操作
        jedis.hset("myHash", "f1", "v1");
        jedis.hset("myHash", "f2", "v2");
        System.out.println(jedis.hgetAll("myHash").toString()); // {f2=v2, f1=v1}

        //4. list
        jedis.rpush("myList", "1", "2", "3");
        System.out.println(jedis.lrange("myList", 0, -1)); // [1, 2, 3]

        //5. set
        jedis.sadd("mySet", "a", "b", "c");
        System.out.println(jedis.smembers("mySet")); // [a, c, b]

        //6. zset
        jedis.zadd("myzset", 10, "Jack");
        jedis.zadd("myzset", 20, "Rose");
        jedis.zadd("myzset", 30, "Michelle");

        System.out.println(jedis.zrange("myzset", 0, -1)); //[Jack, Rose, Michelle]

    }
}

Jedis 連線池使用

Jedis 直連

Jedis 連線池

方案	優點	缺點
直連	簡單方便，適用於少量長期連線的場景。	存在每次新建/關閉 TCP 開銷，資源無法控制，存在洩露的可能。Jedis 物件執行緒不安全。
連線池	Jedis 預先生成，減低開銷使用。連線池的形式保護和控制資源的使用	相對於直連，使用相對麻煩，尤其在資源的管理上需要很多引數來保證。一旦規劃不合理就會出現問題。

/**
 * @author 又壞又迷人
 * 公眾號: Java菜鳥程式設計師
 * @date 2020/12/29
 * @Description: Redis連線池使用
 */
public class RedisPoolTest {

    // 初始化Jedis連線池,通常來講JedisPool是單例的.
    private  final static GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();
    private final static JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "127.0.0.1", 6379);

   public static void main(String[] args) {
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            jedis.set("hello", "world");
            String hello = jedis.get("hello");
            System.out.println(hello); // world
            jedis.set("count", "1");
            // 自增
            jedis.incr("count");
            System.out.println(jedis.get("count")); // 2
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(jedis != null){
                //歸還資源
                jedis.close();
            }
        }
    }
}

Redis 其他功能

慢查詢

生命週期

生命週期兩點說明：

慢查詢只發生在第 3 階段。
客戶端超時不一定是慢查詢，但慢查詢是客戶端超時的一個可能因素。

兩個配置

slowlog-max-len

此參數列示慢查詢最大儲存個數，慢查詢日誌都是儲存在佇列中。
先進先出。
固定長度。
儲存在記憶體中（伺服器斷電會導致慢查詢資料丟失）。

slowlog-log-slower-than

此參數列示慢查詢閾值（單位：微妙），預設配置 10000 微妙。
slowlog-log-slower-than=0, 表示記錄所有命令。
slowlog-log-slower-than<0，表示不記錄任何命令。

動態配置：

127.0.0.1:6379> config get slowlog-max-len #檢視預設配置
1) "slowlog-max-len"
2) "128"
127.0.0.1:6379> config set slowlog-max-len 1000 #動態修改配置
OK
127.0.0.1:6379> config get slowlog-max-len
1) "slowlog-max-len"
2) "1000"
127.0.0.1:6379> config get slowlog-log-slower-than #檢視預設配置
1) "slowlog-log-slower-than"
2) "10000"
127.0.0.1:6379> config set slowlog-log-slower-than 1200 #動態修改配置
OK
127.0.0.1:6379> config get slowlog-log-slower-than
1) "slowlog-log-slower-than"
2) "1200"

三個命令

slowlog get [n] ：獲取慢查詢佇列
slowlog len ：獲取慢查詢佇列長度
slowlog reset ：清空慢查詢佇列

127.0.0.1:6379> slowlog get 10
(empty list or set)
127.0.0.1:6379> slowlog len
(integer) 0
127.0.0.1:6379> slowlog reset
OK

運維經驗

slowlog-max-len 不要設定的過大，預設 10ms，通常設定 1ms。
slowlog-log-slower-than不要設定過小，通常設定 1000 左右。
理解命令生命週期。
定期持久化慢查詢。

Pipeline

什麼是流水線

1 次網路命令通訊模型

批量網路命令通訊模型

什麼是流水線

流水線的作用

命令	N 個命令操作	1 次 pipeline（N 個命令）
時間	N 次網路+N 次命令	1 次網路+N 次命令
資料量	1 條命令	N 條命令

注意

Redis 命令執行時間是微妙級別的。
pipeline 每次批量命令條數需要控制（注意網路傳輸）。

Pipeline-Jedis 客戶端實現

沒有使用 Pipeline用時：29707

/**
 * @author 又壞又迷人
 * 公眾號: Java菜鳥程式設計師
 * @date 2020/12/29
 * @Description:
 */
public class PipelineRedisTest {

    // 初始化Jedis連線池,通常來講JedisPool是單例的.
    private final static GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();
    private final static JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "47.110.41.15", 6379);

    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                jedis.hset("hashkey", "field_" + i, "value_" + i);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                //歸還資源
                jedis.close();
            }
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start); //29707
    }

}

使用 Pipeline用時：3161

/**
 * @author 又壞又迷人
 * 公眾號: Java菜鳥程式設計師
 * @date 2020/12/29
 * @Description:
 */
public class PipelineRedisTest {

    // 初始化Jedis連線池,通常來講JedisPool是單例的.
    private final static GenericObjectPoolConfig poolConfig = new GenericObjectPoolConfig();
    private final static JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "47.110.41.15", 6379);

    public static void main(String[] args) {
        long start = System.currentTimeMillis();
        Jedis jedis = null;
        try {
            jedis = jedisPool.getResource();
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                Pipeline pipeline = jedis.pipelined();
                for (int j = i * 100; j < (i + 1) * 100; j++) {
                    pipeline.hset("pipelinekey", "field_" + j, "value_" + j);
                }
                pipeline.syncAndReturnAll();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (jedis != null) {
                //歸還資源
                jedis.close();
            }
        }
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - start); //3161
    }

}

與原生 M 操作對比

mset、mget、hmset、hmget 等都是原子操作。

pipeline 命令是非原子操作，但是命令返回順序能夠保證。

使用建議

注意每次 pipeline 攜帶的資料量
pipeline 每次只能作用在一個 Redis 節點上
M 命令操作與 pipeline 的區別
- mset、mget、hmget、hmset 等命令是：n 次網路時間+n 次命令時間。
- pipeline 操作命令是：1 次網路時間+n 次命令時間。

釋出訂閱

釋出者（publisher）
訂閱者（subscriber）
頻道（channel）

模型

多個訂閱者訂閱一個頻道

釋出者 publisher 只要釋出了訊息，所有訂閱了這個頻道 channel 的訂閱者都能收到訊息。

一個訂閱者可以訂閱多個頻道

一個訂閱者可以訂閱多個頻道，當釋出者釋出不同訊息到多個頻道，訂閱者可以接受多個頻道訊息。

釋出訂閱與訊息佇列

Redis 還可以用作訊息佇列，所有訊息訂閱者是去搶佇列裡面的訊息。

其它 API

psubscribe [pattern...] ：訂閱指定規則的頻道。
punsubscribe [pattern...] ：退訂指定的模式。
pubsub channels：列出至少有一個訂閱者的頻道。
pubsub numsub [channel...]：列出給定頻道的訂閱者數量。

Bitmap

點陣圖

點陣圖並不是一種資料結構，其實就是一種普通的字串，也可以說是 byte 陣列。

b 的 ASCII=98 對應的二進位制為：01100010
i 的 ASCII=105 對應的二進位制為：01101001
g 的 ASCII=103 對應的二進位制為：01100111

127.0.0.1:6379> set hello big
OK
127.0.0.1:6379> getbit hello 0
(integer) 0
127.0.0.1:6379> getbit hello 1
(integer) 1

setbit命令

對 key 所儲存的字串值，設定或清除指定偏移量上的位(bit)。

位的設定或清除取決於 value 引數，可以是 0 也可以是 1 。

當 key 不存在時，自動生成一個新的字串值。

字串會進行伸展(grown)以確保它可以將 value 儲存在指定的偏移量上。當字串值進行伸展時，空白位置以 0 填充。

offset 引數必須大於或等於 0 ，小於 2^32 (bit 對映被限制在 512 MB 之內)。

返回指定偏移量原來儲存的位。

getbit命令

對 key 所儲存的字串值，獲取指定偏移量上的位(bit)。

當 offset 比字串值的長度大，或者 key 不存在時，返回 0 。

bitcount命令

計算給定字串中，被設定為 1 的位元位的數量。

一般情況下，給定的整個字串都會被進行計數，通過指定額外的 start 或 end 引數，可以讓計數只在特定的位上進行。

不存在的 key 被當成是空字串來處理，因此對一個不存在的 key 進行 BITCOUNT 操作，結果為 0 。

bitop命令

對一個或多個儲存二進位制位的字串 key 進行位元操作，並將結果儲存到 destkey 上。

operation 可以是 AND 、 OR 、 NOT 、 XOR 這四種操作中的任意一種：

BITOP AND destkey key [key ...] ，對一個或多個 key 求邏輯並，並將結果儲存到 destkey 。
BITOP OR destkey key [key ...] ，對一個或多個 key 求邏輯或，並將結果儲存到 destkey 。
BITOP XOR destkey key [key ...] ，對一個或多個 key 求邏輯異或，並將結果儲存到 destkey 。
BITOP NOT destkey key ，對給定 key 求邏輯非，並將結果儲存到 destkey 。

除了 NOT 操作之外，其他操作都可以接受一個或多個 key 作為輸入。

返回儲存到 destkey 的字串的長度，和輸入 key 中最長的字串長度相等。

bitpos命令

返回點陣圖中第一個值為 bit 的二進位制位的位置。

在預設情況下，命令將檢測整個點陣圖，但使用者也可以通過可選的 start 引數和 end 引數指定要檢測的範圍。

獨立使用者統計

使用 set 和 bitmap
1 億使用者，5 千萬獨立

資料型別	每個 UserId 佔用空間	需要儲存的使用者量	全部記憶體量
set	32 位	50,000,000	32 位 * 50,000,000 = 200MB
bitmap	1 位	100,000,000	1 位 * 100,000,000 = 12.5MB

但是如果只有 10 萬獨立使用者的話，結果就不一樣了。

資料型別	每個 UserId 佔用空間	需要儲存的使用者量	全部記憶體量
set	32 位	100,000	32 位 * 100,000 = 4MB
bitmap	1 位	100,000,000	1 位 * 100,000,000 = 12.5MB

使用經驗

type=string 型別，最大 512MB。
注意 setbit 時的偏移量，可能有較大耗時。
點陣圖不是絕對好，合理的場景使用合理的技術。

HyperLogLog

Redis HyperLogLog 是用來做基數統計的演算法，HyperLogLog 的優點是，在輸入元素的數量或者體積非常非常大時，計算基數所需的空間總是固定的、並且是很小的。

在 Redis 裡面，每個 HyperLogLog 鍵只需要花費 12 KB 記憶體，就可以計算接近 2^64 個不同元素的基數。這和計算基數時，元素越多耗費記憶體就越多的集合形成鮮明對比。

但是，因為 HyperLogLog 只會根據輸入元素來計算基數，而不會儲存輸入元素本身，所以 HyperLogLog 不能像集合那樣，返回輸入的各個元素。

PFADD命令

將任意數量的元素新增到指定的 HyperLogLog 裡面。

作為這個命令的副作用， HyperLogLog 內部可能會被更新，以便反映一個不同的唯一元素估計數量（也即是集合的基數）。

如果 HyperLogLog 估計的近似基數（approximated cardinality）在命令執行之後出現了變化，那麼命令返回 1 ，否則返回 0 。如果命令執行時給定的鍵不存在，那麼程式將先建立一個空的 HyperLogLog 結構，然後再執行命令。

如果給定鍵已經是一個 HyperLogLog ，那麼這種呼叫不會產生任何效果。
但如果給定的鍵不存在，那麼命令會建立一個空的 HyperLogLog ，並向客戶端返回 1 。

如果 HyperLogLog 的內部儲存被修改了，那麼返回 1 ，否則返回 0 。

API：PFADD key element [element …]

127.0.0.1:6379> pfadd data 'java' 'python' 'go'
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfcount data
(integer) 3

PFCOUNT命令

當 PFCOUNT key [key …] 命令作用於單個鍵時，返回儲存在給定鍵的 HyperLogLog 的近似基數，如果鍵不存在，那麼返回 0 。

當 PFCOUNT key [key …] 命令作用於多個鍵時，返回所有給定 HyperLogLog 的並集的近似基數，這個近似基數是通過將所有給定 HyperLogLog 合併至一個臨時 HyperLogLog 來計算得出的。

命令返回的可見集合（observed set）基數並不是精確值，而是一個帶有 0.81% 標準錯誤（standard error）的近似值。

返回給定 HyperLogLog 包含的唯一元素的近似數量。

API：PFCOUNT key [key …]

127.0.0.1:6379> pfadd data 'java' 'python' 'go'
(integer) 1
127.0.0.1:6379> pfcount data
(integer) 3

PFCOUNT命令

將多個 HyperLogLog 合併（merge）為一個 HyperLogLog ，合併後的 HyperLogLog 的基數接近於所有輸入 HyperLogLog 的可見集合（observed set）的並集。

合併得出的 HyperLogLog 會被儲存在 destkey 鍵裡面，如果該鍵並不存在，那麼命令在執行之前，會先為該鍵建立一個空的 HyperLogLog 。

字串回覆：返回 OK 。

API：PFMERGE destkey sourcekey [sourcekey …]

127.0.0.1:6379> PFADD  nosql  "Redis"  "MongoDB"  "Memcached"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PFADD  RDBMS  "MySQL" "MSSQL" "PostgreSQL"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PFMERGE databases nosql RDBMS
OK
127.0.0.1:6379> pfcount databases
(integer) 6

使用經驗

是否能容忍錯誤：HyperLogLog 錯誤率為：0.81%
是否需要單條資料：如果需要單條資料，就不適合使用 HyperLogLog。

GEO

GEO 主要用於儲存地理位置資訊，並對儲存的資訊進行操作。

GEOADD命令

將給定的空間元素（緯度、經度、名字）新增到指定的鍵裡面。這些資料會以有序集合的形式被儲存在鍵裡面。

有效的經度介於 -180 度至 180 度之間。
有效的緯度介於 -85.05112878 度至 85.05112878 度之間。

當使用者嘗試輸入一個超出範圍的經度或者緯度時， GEOADD 命令將返回一個錯誤。

返回新新增到鍵裡面的空間元素數量，不包括那些已經存在但是被更新的元素。

GEOPOS命令

從鍵裡面返回所有給定位置元素的位置（經度和緯度）。

因為 GEOPOS 命令接受可變數量的位置元素作為輸入，所以即使使用者只給定了一個位置元素，命令也會返回陣列回覆。

GEOPOS 命令返回一個陣列，陣列中的每個項都由兩個元素組成：第一個元素為給定位置元素的經度，而第二個元素則為給定位置元素的緯度。當給定的位置元素不存在時，對應的陣列項為空值。

GEODIST命令

返回兩個給定位置之間的距離。

如果兩個位置之間的其中一個不存在，那麼命令返回空值。

指定單位的引數 unit 必須是以下單位的其中一個：

m 表示單位為米。
km 表示單位為千米。
mi 表示單位為英里。
ft 表示單位為英尺。

如果使用者沒有顯式地指定單位引數，那麼 GEODIST 預設使用米作為單位。

GEODIST 命令在計算距離時會假設地球為完美的球形，在極限情況下，這一假設最大會造成 0.5% 的誤差。

計算出的距離會以雙精度浮點數的形式被返回。如果給定的位置元素不存在，那麼命令返回空值。

GEORADIUS命令

以給定的經緯度為中心，返回鍵包含的位置元素當中，與中心的距離不超過給定最大距離的所有位置元素。

範圍可以使用以下其中一個單位：

m 表示單位為米。
km 表示單位為千米。
mi 表示單位為英里。
ft 表示單位為英尺。

在給定以下可選項時，命令會返回額外的資訊：

WITHDIST ：在返回位置元素的同時，將位置元素與中心之間的距離也一併返回。距離的單位和使用者給定的範圍單位保持一致。
WITHCOORD ：將位置元素的經度和維度也一併返回。
WITHHASH ：以 52 位有符號整數的形式，返回位置元素經過原始 geohash 編碼的有序集合分值。這個選項主要用於底層應用或者除錯，實際中的作用並不大。

命令預設返回未排序的位置元素。通過以下兩個引數，使用者可以指定被返回位置元素的排序方式：

ASC ：根據中心的位置，按照從近到遠的方式返回位置元素。
DESC ：根據中心的位置，按照從遠到近的方式返回位置元素。

在預設情況下， GEORADIUS 命令會返回所有匹配的位置元素。雖然使用者可以使用 COUNT <count> 選項去獲取前 N 個匹配元素，但是因為命令在內部可能會需要對所有被匹配的元素進行處理，所以在對一個非常大的區域進行搜尋時，即使只使用 COUNT 選項去獲取少量元素，命令的執行速度也可能會非常慢。但是從另一方面來說，使用 COUNT 選項去減少需要返回的元素數量，對於減少頻寬來說仍然是非常有用的。

返回值

GEORADIUS 命令返回一個陣列，具體來說：

在沒有給定任何 WITH 選項的情況下，命令只會返回一個像 ["New York","Milan","Paris"] 這樣的線性（linear）列表。
在指定了 WITHCOORD 、 WITHDIST 、 WITHHASH 等選項的情況下，命令返回一個二層巢狀陣列，內層的每個子陣列就表示一個元素。

在返回巢狀陣列時，子陣列的第一個元素總是位置元素的名字。至於額外的資訊，則會作為子陣列的後續元素，按照以下順序被返回：

以浮點數格式返回的中心與位置元素之間的距離，單位與使用者指定範圍時的單位一致。
geohash 整數。
由兩個元素組成的座標，分別為經度和緯度。

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簡單使用

Jedis 連線池使用

Redis 其他功能

慢查詢

生命週期

兩個配置

三個命令

運維經驗

Pipeline

什麼是流水線

Pipeline-Jedis 客戶端實現

與原生 M 操作對比

使用建議

釋出訂閱

模型

相關 API

其它 API

Bitmap

點陣圖

獨立使用者統計

使用經驗

HyperLogLog

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GEO

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