redis必會基礎命令、資料結構、lua指令碼和分散式鎖等

導讀

本文介紹日常工作中redis的使用，涉及到redis的資料結構、對應的命令、持久化配置和Lua指令碼，以及基於redis的分散式鎖實現方案，使用redis時這些都是必會的基礎知識，建議儲存以下命令

通用命令

# 檢視當前庫中key的數量

dbsize

# 清空當前庫

flushdb

# 清空所有庫

flushall

# 檢視當前庫下所有key

keys *

# 當前庫下是否有指定key

exists key1

# 檢視key的值型別

type key1

# 刪除key

del key1

# 設定指定key的過期時間，單位秒

expire key1 10

# 檢視key的剩餘過期時間，-1表示永不過期，-2表示已過期

ttl key1

# 監視key

watch key1

# 取消監視key

unwatch key1

資料結構和命令

string

是key/value的資料結構，一個key對應一個string型別的value，單個value最大512M

這個是最常用的資料結構了

命令

# 設定key/value

set key1 value1

# 設定key/value的同時設定過期時間

setex key1 10 value1

# 獲取key的值

get key1

# 設定新值，同時返回舊值

getset key1 value1

# 一次設定多個key/value，後面的....表示還可以寫key3 value3等

mset key1 value1 key2 value2 ...

# 一次獲取多個key的值

mget key1 key2

# 追加內容到指定key的值後面

append key1 xxx

# 獲取值的長度

strlen key1

# 只有在key不存在時才成功

setnx key1 value1

# 只有在所有key不存在時才成功

msetnx key1 value1 key2 value2 ...

# 給指定key的值加1

incr key1

# 減1

decr key1

# 給指定key的值加指定數值，本例是加2

incrby key1 2

# 給指定key的值減指定數值，本例是減2

decrby key1 2

# 獲取指定key的值中指定範圍的字元，如值為abcdefg，取1至2返回bc，即包含1和2兩個位置的字元

getrange key1 1 2

# 設定指定位置的值，指定開始位置，然後直接覆蓋，如下例中值為abcdefg，從第1個位置開始覆蓋為cb，則結果為acbdefg

setrange key1 1 cb

list

雙向連結串列，無序可重複的集合，一般用來做佇列

命令

# 從表頭新增元素，value2是新的表頭

lpush key1 value1 value2 ...

# 從表尾新增元素，value2是新的表尾

rpush key1 value1 value2 ...

# 從表頭彈出元素

lpop key1

# 從表尾彈出元素

rpop key1

# 從key1表尾彈出一個元素，再加到key2表頭

rpoplpush key1 key2

# 從表中檢視指定索引的範圍的元素

lrange key1 0 2

# 檢視整個連結串列

lrange key1 1 0 -1

# 獲取連結串列中從左向右指定索引的元素

lindex key1 1

# 獲取連結串列中最後一個元素

lindex key1 -1

# 獲取連結串列長度

llen key1

# 向連結串列中的value1前面插入value2

linsert key1 before value1 value2

# 向連結串列中value1後面插入value2

linsert key1 after value1 value2

# 從連結串列中刪除一個值為value1的元素，從左向右

lrem key1 1 value1

# 從連結串列中刪除一個值為value1的元素，從右向左

lrem key1 -1 value1

# 刪除連結串列中所有值為value1的元素

lrem key1 0 value1

set

無序不可重複的集合，常用來排除重複資料和隨機抽獎功能

命令

# 向集合中新增元素，重複元素會自動跳過

sadd key1 value1 value2 ...

# 取出集合所有元素

smembers key1

# 判斷集合中是否存在某個元素

sismember key1 value1

# 獲取集合中的元素個數

scard key1

# 從集合中刪除指定元素

srem key1 value1 value2 ...

# 隨機從集合中彈出一個元素並刪除該元素

spop key1

# 隨機從集合中取出元素，但不會刪除元素，後面的1表示取出元素的個數

srandmember key1 1

# 求兩個集合交集

sinter key1 key2

# 求兩個集合並集

sunion key1 key2

# 求兩個集合差集

sdiff key1 key2

zset

有序不可重複的集合，常用來做排行榜

命令

# 新增元素，相同value不同score會覆蓋score

zadd key1 score1 value1 score2 value2

# 獲取元素數量

zcard key1

# 取出全部元素，從小到大

zrange key1 0 -1

# 取出部分元素，從小到大

zrange key1 0 4

# 取出全部元素，從大到小

zrevrange key1 0 -1

# 取出部分元素，從大到小

zrevrange key1 0 4

# 取出score在指定範圍內的元素，從小到大，其中min和max是score的範圍

zrangebyscore key1 min max withscores

# 取出score在指定範圍內的元素，從大到小

zrevrangebyscore key1 max min withscores

# 為指定value的元素的score遞增，其中1是每次遞增多少，可以為負數

zincrby key1 1 value1

# 刪除指定元素

zrem key1 value1

# 統計集合中score在範圍內的元素個數

zcount key1 min max

# 返回指定值在集合中的排名，從小到大，排名從0開始

zrank key1 value1

# 返回指定值在集合中的排名，從大到小

zrevrank key1 value1

# 新增一個鍵值對

hset key1 field1 value1

# 獲取鍵值

hget key1 field1

# 批次設定鍵值對

hmset key1 field1 value1 field2 value2 ...

# 檢查鍵是否存在

hexists key1 field1

# 獲取所有鍵

hkeys key1

# 獲取所有值

hvals key1

# 鍵值遞增，後面的1表示每次遞增多少，可以為負數，當是負數時表示遞減

hincrby key1 field1 1

# 鍵不存在時成功

hsetnx key1 field1 value1

# 獲取所有鍵值對，奇數為鍵，偶數為值

hgetall key1

bitmap

bitmap以bit為單位設定各個位的值（要麼是0，要麼是1），根據實際應用場景可以設計出節省空間的演算法，如布隆過濾器，本文以記錄使用者簽到為例，假設使用者ID為1，每年一個key，並且key=使用者ID_年份，如1_2021

ID=1的使用者在2021-01-01這一天簽到，這一天是2021年第1天（也就是第0天），可以執行以下命令，儲存簽到記錄

   # 設定1_2021這個key的第0個bit值為1，以此表示第0天簽到成功

   setbit 1_2021 0 1

這種情況要麼按月來設定key值，要麼單獨查詢2021-02-01這一天是否簽到，如果簽到則總次數就減1

透過上面的例子，可以看到以bit為單位儲存非常節省空間，用8個bit就可以表示8天內的簽到情況。也可以用bitmap來儲存所有使用者一天內的簽到情況，這種就以使用者ID作為bit的偏移量，如果使用者ID很大，超過了bitmap的最大範圍，可以透過使用者ID分片到不同的bitmap上

地理位置

在同一個key內新增多個位置（經緯度），計算位置各個位置之間的距離，也可指定圓心按半徑查詢符合條件的位置，可實現附近的xxx功能

命令

# 向key1新增一個叫company的位置，經緯度為116.404844 39.915378

geoadd key1 116.404844 39.915378 company

# 向key1新增一個叫home的位置，經緯度為116.370924 39.930871

geoadd key1 116.370924 39.930871 home

# 查詢指定位置的經緯度

geopos key1 company

# 查詢多個位置的經緯度

geopos key1 company home

# 計算兩個位置的距離，單位是m

geodist key1 company home

# 計算兩個位置的距離，指定單位為km

geodist key1 company home km

# 以指定經緯度為圓心，查詢指定半徑內的所有位置，其中116.370924 39.930871是圓心點的經緯度，2000 m是半徑大小，單位m，withdist表示輸出符合條件的位置與圓心的距離，withcoord表示輸出符合條件的位置的經緯度，asc表示按距離從小到大排序

georadius key1 116.370924 39.930871 2000 m withdist withcoord asc

# 以指定位置為圓心，查詢指定半徑內的所有位置，返回結果中包含圓心自身，其他可選引數與上一條georadius相同

georadiusbymember key1 home 4000 m

持久化

redis大部分時間用來做快取，通常資料丟失也可以恢復，但是有時候也會用來儲存熱門的資料，或者nginx直接連線redis做一些重要資料的儲存（丟失後很難恢復），所以redis中的資料需要持久化

redis提供了RDB和AOF兩種持久化方式，RDB是對當前資料的全量備份（理解成快照），AOF採用追加的方式記錄所有寫入的命令，所以一般AOF檔案更大，可能導致硬碟被佔滿，這一點需要注意，需要及時的對AOF檔案進行瘦身

RDB

執行save和bgsave命令會生成一份當前記憶體資料的快照到.rdb檔案內，其中bgsave命令是另起一個執行緒去執行，因此不會阻塞主執行緒

redis預設開啟了RDB，redis會自動進行RDB儲存，RDB常用配置引數：

save 300 1000 # 每隔300秒，如果有1000個key發生了變化，則備份一次

save 30 10000 # 每隔30秒，如果有10000個key發生了變化，則備份一次

上面的引數不能亂改，要根據redis的寫入資料情況來設定，不能太頻繁的生成RDB快照，這會影響redis的效能

AOF

一般做持久化要同時開啟RDB和AOF，下面介紹工作中如何設定redis的AOF，編輯redis.conf配置檔案，修改以下配置項

# 開啟AOF

appendonly yes

# AOF檔名

appendfilename "xxx.aof"

# 將命令刷入磁碟的間隔，everysec是每秒一次

appendfsync everysec

# 在執行bgrewrite的時候不向磁碟重新整理資料

no-appendfsync-on-rewrite no

關於appendfsync的意思：在計算機組成原理中，我們知道相對於記憶體而言對磁碟的讀寫是很慢的，所以CPU將資料寫入記憶體緩衝區，定時或存滿後再寫入磁碟，redis的AOF中appendfsync這個配置就是設定多久寫入磁碟一次，設為一秒是比較保險的，如果發生故障只會丟失最近1秒內的資料

RDB和AOF對比

1. RDB定期對記憶體中的資料進行快照，會影響redis的效能，所以不能太頻繁

2. RDB在快照之間如何發生錯誤會丟失此段時間內的資料

3. RDB在重啟redis時恢復速度更快，不像AOF那樣需要一條一條命令執行

4. AOF可設定每秒追加一次寫入命令到aof檔案中，所以發生故障時丟失資料最少

5. AOF檔案中儲存的是redis的寫入命令，所以可以開啟檔案進行修改，刪除不需要的命令

6. AOF的缺點是要記錄redis做的每一步寫入命令，所以檔案很大，需要及時進行瘦身

lua指令碼

介紹

redis中預設就支援lua指令碼，我們通常會使用lua指令碼來代替redis事務，可解決超賣和少賣的情況

以下是redis的lua指令碼特性：

1. 原子操作，lua指令碼會作為一個整體執行，不會被其他連線的命令中斷，因此可替代事務

2. lua指令碼載入後可重複使用

3. 減少網路請求的開銷，一次性發出一個lua指令碼到redis，redis執行完後返回結果，不用多次請求

用法

直接執行

eval 指令碼 引數數量 引數名1 引數名2 值1 值2

示例：

eval "return KEYS[1]..ARGV[1]" 1 key1 val1

# 輸出

key1val1

lua指令碼中KEYS和ARGV兩個陣列名是固定的，且索引從1開始，上面例子中引數數量為1，引數名1為key1，值1為val1，而指令碼是拼接key1和val1，所以結果就是key1val1了

注意：如果指令碼有多個引數，則引數名寫在一起，引數值寫在一起，如key1 key2 val1 val2，而不是key1 val1 key2 val2

載入指令碼

載入指令碼的目的是重複使用，透過script load命令實現，返回一個sha1的hash值，之後透過此值可呼叫已載入的指令碼

script load "return KEYS[1]..ARGV[1]"

# 假設返回3783a90bf1f43b15a1e06c4e7664da956ed959d9

呼叫指令碼

# 3783a90bf1f43b15a1e06c4e7664da956ed959d9 是script load返回的結果

# 1 是引數數量

# key1 是引數名1

# val1 是引數值1

evalsha 3783a90bf1f43b15a1e06c4e7664da956ed959d9 1 key1 val1

指定載入指令碼返回的sha1 hash值來呼叫指令碼，並指定引數數量和引數名以及引數值

判斷指令碼是否載入

script exists 3783a90bf1f43b15a1e06c4e7664da956ed959d9

Java中使用redis lua指令碼

本例使用spring提供的RedisTemplate，首先引入依賴

    org.springframework.boot

    spring-boot-starter-data-redis

定義一個RedisClient，對常用命令進行封裝

@Component

public class RedisClient {

    @Autowired

    @Qualifier("redisTemplate")

    private RedisTemplate redisTemplate;

   

    public T execute(Class clazz, String script, List

        DefaultRedisScript redisScript = new DefaultRedisScript();

        redisScript.setResultType(clazz);

        redisScript.setScriptText(script);

        return (T) redisTemplate.execute(redisScript, keys, args);

    }

}

測試使用，先在redis中set兩個key出來，分別是test_key1和test_key2，以下lua指令碼是對這兩個key進行遞增操作，分別遞增1和2

String script = "redis.call("INCRBY", KEYS[1], ARGV[1])nredis.call("INCRBY", KEYS[2], ARGV[2])";

ArrayList

Object execute = redisClient.execute(Object.class, script, keys, 1, 2);

System.out.println(execute);

分散式鎖

redis有個setnx命令，在key不存在時才能設定成功，因此也經常用來實現分散式鎖，但是隻透過setnx命令來做分散式鎖是不安全的，假設執行緒1執行setnx成功並設定10秒後過期，執行緒2再執行setnx命令肯定是失敗的，如果執行緒1執行過程中發生故障沒有及時清除鎖，則其他執行緒只能等待10秒後才能獲取鎖；如果執行緒1在10秒內還沒有執行完，由於鎖已經過期，導致其他執行緒執行setnx成功，這就存在兩個執行緒同時拿到鎖，這樣的使用方式肯定是不行的，今天介紹第三方庫redisson，redisson幫我們搞定了以上兩種情況需要解決的問題

先引入依賴

    org.redisson

    redisson-spring-boot-starter

定義一個工具類，方便使用

@Component

public class RedissonUtils {

    @Autowired

    private RedissonClient redissonClient;

    private static RedissonClient client;

    @PostConstruct

    private void init() {

        client = redissonClient;

    }

   

    public static RLock lock(String key) {

        RLock lock = client.getLock(key);

        lock.lock();

        return lock;

    }

   

    public static RLock lock(String key, long expire) {

        RLock lock = client.getLock(key);

        lock.lock(expire, TimeUnit.MILLISECONDS);

        return lock;

    }

   

    public static RLock lock(String key, long expire, TimeUnit unit) {

        RLock lock = client.getLock(key);

        lock.lock(expire, unit);

        return lock;

    }

   

    public static RLock tryLock(String key, long wait, long expire, TimeUnit unit) {

        RLock lock = client.getLock(key);

        try {

            if (lock.tryLock(wait, expire, unit)) {

                return lock;

            } else {

                return null;

            }

        } catch (InterruptedException e) {

            return null;

        }

    }

   

    public static void unlock(String key) {

        RLock lock = client.getLock(key);

        lock.unlock();

    }

   

    public static void unlock(RLock lock) {

        if (lock != null) {

            lock.unlock();

        }

    }

}

獲取鎖

RLock lock = RedissonUtils.tryLock(LockKey.XXX, 5L, 10L, TimeUnit.SECONDS);

Assert.isNull(lock, "獲取鎖失敗");

// 取到鎖

try {

    // 拿到鎖後執行的操作

    ...

} finally {

    RedissonUtils.unlock(lock);

}

需要注意的是釋放鎖一定要放到finally中，防止發生異常而未釋放鎖

最後說明一下分散式鎖也不是非要使用redisson，使用redis實現分散式鎖有個致命的問題，當拿到鎖後主redis還未同步到從redis時，主redis掛掉，系統切換到從redis，此時其他執行緒仍然可以拿到鎖，這樣系統中就有兩個執行緒拿到了鎖

作者：飛翔的程式碼
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來源：掘金
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