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Redis 安装与核心数据结构全面指南

一、Redis 安装

安装 Redis 是使用现代应用开发中不可或缺的存储系统之一。以下是 Redis 的安装步骤：

wget http://download.redis.io/releases/redis-5.x.x.tar.gztar xf redis-5.x.x.tar.gzcd redis-5.x.x

make

cp redis.conf /etc/redis/redis.conf

src/redis-server redis.conf

ps -ef | grep redis

src/redis-cliquit  # 退出客户端

二、Redis 核心数据结构

Redis 提供了多种核心数据结构，包括 String、Hash、List 和 Set 等，每种数据结构有其特定的应用场景。

1. String 结构

Redis String 是最基础的数据结构

常用操作

• SET key value：将键值对存入 Redis。
• MSET key [key ...] value [value ...]：批量存储多个键值对。
• SETNX key value：存入不存在的键值对，并返回布尔值（1 表示成功）。
• GET key：获取键对应的字符串值。
• MGET key [key ...]：批量获取多个键的字符串值。
• DEL key [key ...]：删除指定的键值对。
• EXPIRE key seconds：设置键的过期时间（单位为秒）。
• INCR key 和 DECR key：实现原子加减操作。

应用场景

• 单值缓存
  简单存储和检索字符串数据。
• 对象缓存
  使用 JSON 格式存储用户数据：

  SET user:$_id "${json_data}"

  批量存储：

  MSET user:$userId:prop1 "prop1Value" user:$userId:prop2 "prop2Value"

  获取：

  MGET user:$userId:prop1 user:$userId:prop2

• 分布式锁
  简单实现锁机制：

  SETNX lock:$_item true

  业务完成后删除锁：

  DEL lock:$_item

• 计数器
  统计访问次数：

  INCR page:$articleId: readsGET page:$articleId: reads

2. Hash 结构

Redis Hash 是 προhtable 键值对的集合，支持动态键 #

常用操作

• HSET/KSET key field value：存储或批量存储字段值。
• HSETNX key field value：存储不存在的字段值。
• HMGET/KMGET key field [field ...]：批量获取多个字段值。
• HDEL/KDEL key field [field ...]：批量删除字段。
• HLEN key：获取字段个数。
• HINCRBY key field increment：批量增加字段值。

应用场景

• 对象缓存
  动态存储用户属性：

  HMSET user:$id name "张三" balance 1888

• 购物车
  存储用户选择的商品：

  HSET cart:$userId product:$_id 1

• 电商搜索
  基于多字段查询：

  SINTER brand:$_brand size:$_size

三、高性能原理

1. Redis 为什么这么快？

Redis 采用单线程架构，但由于所有操作都在内存中完成，避免了磁盘 IO 的延迟开销。命令执行全由单线程处理，尽管其他任务如持久化和主从同步由其他线程完成，但核心流程的线程模型保证了其速度。

2. 多路复用机制

Redis 使用 NIO 权力模块实现 IO 多路复用，利用 epoll 模型将多个客户端连接轮询处理。这种方式在处理大量客户端时显著提升了性能，避免了线程切换的开销。

3.禁止使用 keys *命令

keys * 指令会阻塞主线程，导致性能严重下降。开发者应避免使用此类全量扫描命令，改用 scan 渐进式遍历实现精准操作。

四、高级命令

1. 扫描命令 SCAN

Redis 提供 SCAN 命令用于逐页遍历数据库键值对。其参数包括：

• cursor 游标值，用于标识当前遍历位置。
• match 规则表达式，可用于筛选特定模式的键。
• count 每次返回的元素数量。

注意：SCAN 命令不是完全精确，可能会遗漏部分键值对，适用于需要迭代处理但不强依赖全局状态的场景。

2. 集合操作

集合结构支持丰富的集合运算，如:

• 交集 (SINTER) 及并集 (SUNION)

  SINTER set1 set2 Result → 交集元素SUNION set1 set2 Result → 合并后的元素

• 差集 (SDIFF)

  SDIFF set1 set2 set3 … Result → set1 与其他集合的差集

• 元素遍历 (SMEMBERS, SCARD)
  获取集合元素及其数量。

五、ZSet 排行榜

ZSet（有序集合）用于实现分布式排行榜：

• ZADD：插入有序元素及其分数值。

  ZADD sorted_set key score

• ZREVRANGE：倒序获取元素-list：

  ZREVRANGE sorted_set start stop WITHSCORES

• ZUNIONSTORE 和 ZINTERSTORE：合并多个有序集合。

常见应用场景

• 新闻热榜

  ZINCRBY hotNews:$(date +%s) 1 # 添加新闻ZREVRANGE hotNews:$(日期范围) 0 9 WITHSCORES # 获取前十名

通过以上内容，可以清晰理解 Redis 的核心功能及其应用场景，并能够根据实际需求选择合适的数据结构和操作方式。

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